万有引力定律教案

-1-万有引力定律-2-万有引力定律教学目标一、知识与技能1、了解万有引力定律得出的思路和过程。2、理解万有引力定律的含义并会推导万有引力定律。3、知道任何物体间都存在着万有引力，且遵循相同的规律。二、过程与方法1、培养学生在处理问题时，要抓住主要矛盾，简化问题，建立模型的能力与方法。2、培养学生的科学推理能力。三、情感、态度与价值观通过牛顿在前人的基础上发现万有引力的思想过程，说明科学研究的长期性、连续性及艰巨性。教学重点1、万有引力定律的推导。2、万有引力定律的内容及表达式教学难点对万有引力定律的理解及应用。教学方法1、对万有引力定律的推导——采用分析推理、归纳总结的方法。2、对疑难问题的处理——采用讲授法、例证法。教学用具多媒体课时安排1课时教学过程一、导入新课通过上节课的学习，我们知道了有关行星运动的知识。[多媒体]这幅图描述的是太阳系八大行星绕太阳运动的情况。[提问]：①开普勒第一定律的内容是什么？②开普勒第三定律的内容是什么？[回答]：①所有行星运动的轨道是个椭圆，太阳处在所有椭圆的一个焦点上。②轨道半长轴的三次方与它运行公转周期的平方之比是一个常数，而这个常数与行星无关，只与中心天体有关．．．．．．．．。用数学公式表示：32rkT。看到这幅图，有的同学就会想：为什么行星要这样运动，难道说，是上帝拿着绳子在拉着它转吗？今天，我们就共同来学习、探讨这一问题。二、新课教学（一）万有引力定律的得出1．17世纪前：行星理所应当的做这种完美的匀速圆周运动，无需什么动因。2．伽利略认为：一切物体都有合并的趋势，正是由于这种趋势，导致物体做圆周运动；3．法国物理学家笛卡尔则认为：行星的运动是因为在行星的周围有某种旋转的物质，是这种物质使得行星绕太阳运动。-3-4．牛顿同一时代的科学家，如胡克、哈雷等对这一问题的认识则更进一步，他们认为，行星围绕太阳运动因为受到了太阳对它的引力，甚至证明了在圆形轨道下，引力跟行星到太阳的距离的平方成反比。5．牛顿在前人的基础上，凭借他超凡的数学能力，证明出来了椭圆轨道下引力跟行星到太阳的距离的平方也成反比，并且，还发现了万有引力定律。（二）公式推导把椭圆轨道简化为圆轨道，使复杂问题简单化。既然是圆周运动，那么，它就需要一个向心力，这就说明：在太阳与行星之间，必然存在着某种吸引力，正是这种力，给行星提供圆周运动所需要．．的向心力。用数学语言来描述这句话，就是2vFFmr引向①又2rvT②将②式代入①式，得32222222()4()4mrrmmFkrTTrr引由此可见2mFr引即：太阳和行星之间的引力跟行星的质量成正比，跟行星和太阳之间的距离的二次方成反比。又根据牛顿第三定律，行星吸引太阳的力跟太阳吸引行星的力，是一对相互作用力，大小相等且方向相反，由此可知，既然这个力与行星质量成正比，当然也应和太阳质量'm成正比，因此2mFr引即：2'mmFr引写成等式就是2'mmFGr引（G是一个常量，对任何行星都一样）（三）内容自然界中任何．．两个物体都是相互吸引的，引力的大小跟这两个物体的质量的乘积．．．．．成正比．．．，跟他们的距离的二次方成反比．．．．．．．．．。-4-设1m和2m为两个物体的质量，r为他们之间的距离，则122mmFGr说明：1、质量的单位用kg;距离的单位用m，力的单位用N。2、G为引力常量，大小为11226.6710/GNmkg。表示两个质量为1kg的物体相距1m时之间的万有引力。3、r为两物体质心的距离，如：两质点间的距离，两匀质球球心间的距离。理解：1、普遍性2、相互性（四）意义万有引力定律是17世纪自然科学最伟大的成果之一，揭示了自然界中一种基本相互作用的规律，在人类认识自然的历史上树立了一座里程碑。万有引力定律的发现在文化发展史上也有种要的意义，使人们建立了信心，解放了人们的思想，起到了积极的推动作用。三、课后小结本节课主要学习了万有引力定律，重点是万有引力定律的内容、表达式及推导，难点就是其理解和应用。四、当堂训练1：两艘轮船，质量分别是5.0×107kg和1.0×108kg,相距10km，求它们之间的引将这个力与它们所受的重力相比较，看看相差多少倍。[分析]本题是对万有引力定律的直接应用。万有引力定律具有普遍性。[解]由于万有引力公式122mmFGr代入数据，则7811325.0101.0106.6710N0.331.010FN（）78115.0109.8N4.910GmgN88221.0109.8N9.810GmgN891G4.910N1.48100.33NF892G9.810N2.97100.33NF答：…………。2：一个质子由两个u夸克，一个d夸克组成。一个夸克的质量是307.110kg，求两-5-个夸克相距161.010m时的相互引力（质子半径为151.010m）。[解]万有引力定律不但适用于宏观世界，且适用于微观世界，因此有122mmFGr将已知条件代入上式，有303011-38-1627.1107.1106.6710N3.410N1.010F（）答：…………。五、作业1、复习本节内容2、完成课后P96（2）、（3）题六、板书设计万有引力定律一、公式推导2vFFmr引向2rvT32rT=k牛顿第三定律二、内容自然界中任何．．两个物体都是相互吸引的，引力的大小跟这两个物体的质量的乘积成．．．．．．正比．．，跟他们的距离的二次方成反比．．．．．．．．．。2'mmFGr（说明及理解）三、意义