高中物理萬有引力定律教學設計

時間：2021-03-18 14:56:22 教學設計我要投稿

高中物理萬有引力定律教學設計

　　作為一名教職工，常常要根據(jù)教學需要編寫教學設計，借助教學設計可以提高教學效率和教學質(zhì)量。我們該怎么去寫教學設計呢？以下是小編精心整理的高中物理萬有引力定律教學設計，歡迎閱讀，希望大家能夠喜歡。

高中物理萬有引力定律教學設計

　　高中物理萬有引力定律教學設計篇1

　　知識目標

　　1、在開普勒第三定律的基礎上，推導得到萬有引力定律，使學生對此定律有初步理解；

　　2、使學生了解并掌握萬有引力定律；

　　3、使學生能認識到萬有引力定律的普遍性（它存在宇宙中任何有質(zhì)量的物體之間，不管它們之間是否還有其它作用力）。

　　能力目標

　　1、使學生能應用萬有引力定律解決實際問題；

　　2、使學生能應用萬有引力定律和圓周運動知識解決行星繞恒星和衛(wèi)星繞行星運動的天體問題。

　　情感目標

　　1、使學生在學習萬有引力定律的過程中感受到萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)是經(jīng)歷了幾代科學家的不斷努力，甚至付出了生命，最后牛頓總結(jié)了前人經(jīng)驗的基礎上才發(fā)現(xiàn)的。讓學生在應用萬有引力定律的過程中應多觀察、多思考。

　　教學建議

　　萬有引力定律的內(nèi)容固然重要，讓學生了解發(fā)現(xiàn)萬有引力定律的過程更重要。建議教師在授課時，應提倡學生自學和查閱資料。教師應準備的資料應更廣更全面。通過讓學生閱讀“萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)過程”，讓學生根據(jù)牛頓提出的幾個結(jié)果自己去猜測萬有引力與那些量有關。教師在授課時可以讓學生自學，也可由教師提出問題讓學生討論，也可由教師展示出開普勒三定律和牛頓的一些故事引導學生討論。

　　教學目的：

　　1、了解萬有引力定律得出的思路和過程；

　　2、理解萬有引力定律的含義并會推導萬有引力定律；

　　3、掌握萬有引力定律，能解決簡單的萬有引力問題；

　　教學難點：萬有引力定律的應用

　　教學重點：萬有引力定律

　　教學工具：

　　展示第谷、哥白尼，伽利略、開普勒和牛頓等人圖片。

　　教學過程

　　（一）新課教學（20分鐘）

　　1、引言

　　展示第谷、哥白尼，伽利略、開普勒和牛頓等人照片并講述物理學史：

　　十七世紀中葉以前的漫長時間中，許多天文學家和物理學家（如第谷、哥白尼，伽利略和開普勒等人），通過了長期的觀察、研究，已為人類揭示了行星的運動規(guī)律。但是，長期以來人們對于支配行星按照一定規(guī)律運動的原因是什么。卻缺乏了解，更沒有人敢于把天體運動與地面上物體的運動聯(lián)系起來加以研究。

　　偉大的物理學家牛頓在哥白尼、伽利略和開普勒等人研究成果的基礎上，進一步將地面上的動力學規(guī)律推廣到天體運動中，研究、確立了《萬有引力定律》。從而使人們認識了支配行星按一定規(guī)律運動的原因，為天體動力學的發(fā)展奠定了基礎。那么：

　　（1）牛頓是怎樣研究、確立《萬有引力定律》的呢？

　　（2）《萬有引力定律》是如何反映物體間相互作用規(guī)律的？

　　以上兩個問題就是這節(jié)課要研究的重點。

　　2、通過舉例分析，引導學生粗略領會牛頓研究、確立《萬有引力定律》的科學推理的思維方法。

　　蘋果在地面上加速下落：（由于受重力的原因）：

　　月亮繞地球作圓周運動：（由于受地球引力的原因）；

　　行星繞太陽作圓周運動：（由于受太陽引力的原因），

　　（牛頓認為）

　　牛頓將上述各運動聯(lián)系起來研究后提出：這些力是屬于同種性質(zhì)的力，應遵循同一規(guī)律；并進一步指出這種力應存在于宇宙中任何具有質(zhì)量的物體之間。

　　3、引入課題。

　　板書：第二節(jié)、萬有引力定律

　　（1）萬有引力：宇宙間任何有質(zhì)量的物體之間的相互作用。（板書）

　　（2）萬有引力定律：宇宙間的一切物體都是相互吸引的。兩個物體間的引力大小，跟他們之間質(zhì)量的乘積成正比，跟它們的距離的平方成反比。（板書）

　　式中：為萬有引力恒量；為兩物體的中心距離。引力是相互的（遵循牛頓第三定律）。

　　（二）應用（例題及課堂練習）

　　學生中存在這樣的問題：既然宇宙間的一切物體都是相互吸引的，哪為什么物體沒有被吸引到一起？（請學生帶著這個疑問解題）

　　例題1、兩物體質(zhì)量都是1kg，兩物體相距1m，則兩物體間的萬有引力是多少？

　　解：由萬有引力定律得：

　　代入數(shù)據(jù)得：

　　通過計算這個力太小，在許多問題的計算中可忽略。

　　例題2、已知地球質(zhì)量大約是，地球半徑為 km，地球表面的重力加速度。

　　求：

　　（1）地球表面一質(zhì)量為10kg物體受到的萬有引力？

　　（2）地球表面一質(zhì)量為10kg物體受到的重力？

　　（3）比較萬有引力和重力？

　　解：（1）由萬有引力定律得：

　　代入數(shù)據(jù)得：

　　（2）

　　（3）比較結(jié)果萬有引力比重力大。原因是在地球表面上的物體所受萬有引力可分解為重力和自轉(zhuǎn)所需的向心力。

　　（三）課堂練習：

　　教師請學生作課本中的練習，教師引導學生審題，并提示使用萬有引力定律公式解題時，應注意因單位制不同，值也不同，強調(diào)用國際單位制解題。請學生同時到前面，在黑板上分別作1、2、3題。其它學生在座位上逐題解答。此時教師巡回指導學生練習隨時注意黑板上演算的情況。

　　（四）小結(jié)：

　　1、萬有引力存在于宇宙中任何物體之間（天體間、地面物體間、微觀粒子間）。天體間萬有引力很大，為什么？留學生去想（它是支配天體運動的原因）。地面物體間，微觀粒子間：萬有引力很小，為什么？它不足以影響物體的運動，故常常可忽略不計。

　　2、應用萬有引力定律公式解題，值選，式中所涉其它各量必須取國際單位制。

　　（五）布置作業(yè)（3分鐘）：教師可根據(jù)學生的情況布置作業(yè)。

　　探究活動

　　組織學生編寫相關小論文，通過對資料的收集，了解萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)過程，了解科學家們對知識的探究精神，下面就是相關的題目。

　　1、萬有引力定律發(fā)現(xiàn)的歷史過程。

　　2、第谷在發(fā)現(xiàn)萬有引力定律上的貢獻。

　　高中物理萬有引力定律教學設計篇2

　　【教材分析】

　　萬有引力定律這一節(jié)是本章的重點，是對前兩節(jié)課內(nèi)容的延伸，也是下節(jié)課教學內(nèi)容的基礎。教材在尊重歷史事實的前提下，通過一些邏輯思維的鋪墊，通過月—地檢驗讓學生體會萬有引力定律的推導過程，親自證實了天上的力和地上的力遵守相同的規(guī)律——萬有引力定律。

　　通過對萬有引力定律內(nèi)容的分析學習，讓學生知道萬有引力定律的性質(zhì)和適用條件，重點學會用定律解決相關題型。為下一節(jié)打好堅實的基礎。

　　【學情分析】

　　學生已經(jīng)學習了與本節(jié)內(nèi)容相關的知識。如牛頓運動定律、圓周運動、開普勒三定律等，理論上已經(jīng)具備了接受萬有引力定律的能力。同時，近幾年我國在航天事業(yè)上成就突飛猛進，這對學生學習關與宇宙、航天、衛(wèi)星等相關知識有極大的促進作用。

　　通過上一節(jié)課的探究學習，學生已經(jīng)知道了太陽與行星間引力的規(guī)律，為本節(jié)課打下了基礎，同時激發(fā)了學生對天體運動知識的學習興趣，挑起了學生的求知欲望。

　　【教學目標】

　　一、知識與技能

　　1、知道萬有引力定律得出的思路和過程，通過月—地檢驗證明了天上行星之間的引力和地球上物體的重力是同種性質(zhì)的力。

　　2、能準確理解萬有引力定律并會用萬有引力定律公式解決相關問題。

　　3、了解卡文迪許通過扭稱測出了引力常量并明白萬有引力常量的意義。

　　二、過程與方法

　　1、通過萬有引力定律的學習，使學生體會在科學規(guī)律發(fā)現(xiàn)過程猜想與求證的重要性。

　　2、通過學習卡文迪許的扭稱原理，滲透科學發(fā)現(xiàn)與科學實驗的方法論教育。

　　三、情感態(tài)度與價值觀

　　1、通過學習牛頓發(fā)現(xiàn)萬有引力定律的思考過程及證明過程，說明科學研究的長期性，連續(xù)性及艱巨性，培養(yǎng)學生持之以恒的精神。同時感受物理嚴謹有趣的邏輯思維。

　　2、通過對萬有引力定律的學習，感悟自然界的統(tǒng)一、和諧之美。

　　【教學重點】

　　1、月—地檢驗的推導過程。

　　2、萬有引力定律的內(nèi)容及表達式。

　　【教學難點】

　　1、月—地檢驗的理論推導和檢驗過程。

　　2、萬有引力定律的應用。

　　【設計思想】

　　通過本節(jié)課學習，將讓學生繼續(xù)進行“發(fā)現(xiàn)之旅”———追尋牛頓的足跡。為此整個教學流程如下：通過回憶行星與太陽間的引力規(guī)律對比蘋果落地引起猜想———或許這是同一性質(zhì)的力。再通過教師引導，學生親自計算通過月—地檢驗得出結(jié)論：行星與太陽間引力和物體重力是同一種性質(zhì)的力。然后通過合理的、更大膽的猜想總結(jié)出萬有引力定律。最后通過學習卡文迪許的扭稱實驗測定引力常量G理解該常量的重大物理意義。

　　通過蘋果落地引起猜想——月—地檢驗理論推導——卡文迪許的扭稱實驗檢驗過程，讓學生在學習物理中主動的參與知識的構(gòu)建過程，體會這種充滿著大膽的設想、巧妙的驗證和從中體現(xiàn)著的科學探索的精神與方法。同時通過實驗對萬有引力定律的驗證，強調(diào)物理實驗在學習過程中的重要性。

　　【教學過程】

　　新課引入

　　教師手拿一枚蘋果提問：“看到這枚蘋果想到了什么？”

　　學生各抒己見：香、甜、蘋果手機等。

　　教師總結(jié)：是的，我和大家的想法是一樣的。蘋果是水果屆之王，不僅在通訊領域地位顯赫，在物理學上也有很重要的地位。科學巨人牛頓在他的后花園與一枚蘋果的對話揭示了一條偉大的定律。萬有引力定律。這條定律是如何總結(jié)出？本節(jié)課我們一起學習。

　　首先我們先了解一下本節(jié)課標的要求。

　　①知道地面上物體所受重力與天體間的引力是同一性質(zhì)的力。

　　② 理解萬有引力定律的含義，會用萬有引力定律解決有關實際問題。

　　③了解引力常量G的測定在科學歷史上的重大意義。

　　帶著課標對我們的要求，開始這節(jié)課內(nèi)容的學習。

　　通過上一節(jié)的學習，我們已經(jīng)知道了太陽與行星間的引力規(guī)律，提問：規(guī)律是什么？

　　學生集體答：太陽與行星間的引力與它們質(zhì)量的乘積成正比，與他們距離的二次方成反比即 F=GMmr2。

　　這一節(jié)我們將繼續(xù)追尋牛頓的足跡“發(fā)現(xiàn)”萬有引力定律。

　　教授新課

　　一．月—地檢驗

　　播放動畫，提出問題：

　　牛頓運用它超凡的數(shù)學能力證明了行星與太陽之間的引力關系，那么是什么力使得蘋果不能離開地球而總是落回地面呢？地球吸引蘋果的力和地球吸引月球的力會不會是同一種力呢？

　　學生活動一：學生閱讀課文39頁小組討論如何從理論上證明地球吸引月球的力與地球吸引蘋果的力是同一種性質(zhì)的力？（已知r月=60R地）

　　小組討論，匯報成果：（理論證明）

　　觀點一假如這兩個力是同一種性質(zhì)的力，那么都應滿足太陽與行星間引力關系式 F=GMmr2。為了避免物體質(zhì)量對力大小的影響，我們可以將同一個蘋果放到月球軌道上來替代月球。這樣只需求出兩個引力的大小，再比較F月F地=13600即可。

　　觀點二由 F=GMmr2 結(jié)合牛頓第二定律 F=ma=GMmr2 知在計算過程中可以將月球和蘋果的質(zhì)量約掉，只需求出它們的加速度 a=GMr2 。然后比較兩個加速度的大小a月a地=13600即可證明它們是同一種性質(zhì)的力。

　　教師小結(jié)：加速度之比與軌道半徑成反比，只需要證明a月a地=R2r2=13600即可證明地球吸引蘋果的力與地球吸引月球的力是同種性質(zhì)的力

　　在牛頓時代，已經(jīng)能測出月球到地球的距離，月球公轉(zhuǎn)周期27.3天，還有地球上物體的加速度即重力加速度g=9.8m/s2同學們能否根據(jù)以上數(shù)據(jù)驗證前面的猜想呢？

　　驗證猜想：

　　學生活動二：請學生們分小組討論計算驗證猜想，然后小組選代表講述驗證過程。

　　學生上黑板展示計算過程并講解：

　　月球繞地球運動可看出圓周運動，月球軌道上的加速度就是向心加速度可以用以下公式求出這個向心加速度再與地球上物體的加速度比之即可驗證。

　　誤差允許范圍內(nèi)，證明成功。

　　結(jié)論：地球?qū)υ虑虻囊Α⒌厍驅(qū)Φ孛嫔衔矬w的引力以及太陽與行星間的引力，確實是同一種性質(zhì)的力，遵守相同的規(guī)律。

　　【設計思想】讓學生自己動手推導，得出結(jié)論。用無可辯駁的事實證明猜想的正確性，有更強的說服力。

　　進一步猜想

　　順著這個思路繼續(xù)想，既然天上的力和人間的力遵守相同的規(guī)律，那么是不是任意兩個物體之間都存在這樣的力呢？

　　很可能，只是我們身邊的物體質(zhì)量比天體質(zhì)量小的多，我們感覺不到而已。于是，牛頓大膽把以上規(guī)律推廣到了宇宙中一切物體之間，就得到了著名的萬有引力定律。

　　二．萬有引力定律

　　1、內(nèi)容：自然界中任何兩個物體之間都存在相互作用的引力，引力的大小跟這兩個物體的質(zhì)量和的乘積成正比，跟兩物體之間的距離的平方成反比。

　　（學生集體朗讀定律內(nèi)容，并思考定律中反映了哪些相關信息）

　　2、公式：

　　（引導學生注意各個符號代表的物理意義）

　　3、關于r的理解：（學生思考回答）

　　①只適用于質(zhì)點間引力的計算，r取兩質(zhì)點間距。

　　【教師補充】 ②兩物體是質(zhì)量均勻分布的球體時，也可直接用公式計算，r指兩球心間距。

　　③一個物體可看成質(zhì)點，另一個為質(zhì)量分布均勻的球體時，r取質(zhì)點到球心間距。

　　學生活動三：問題：當兩物體間的距離時，則兩物體之間的引力，這種觀點對么？

　　學生各抒己見，教師總結(jié)回答。

　　解：當兩物體間距離時，物體不能看成質(zhì)點，公式已不再適用。

　　如果兩個物體不能看做質(zhì)點，就不能用這個公式計算，但是物體間的萬有引力依然存在的。

　　4、性質(zhì)：

　　（1）．普遍性：萬有引力是普遍存在于宇宙中的任何有質(zhì)量的物體（大到天體小到微觀粒子）間的相互吸引力，它是自然界的物體間的基本相互作用之一。

　　（2）．相互性：兩個物體相互作用的引力是一對作用力與反作用力，符合牛頓第三定律。

　　（3）．宏觀性：通常情況下，萬有引力非常小，只有在質(zhì)量巨大的天體間或天體與物體間它的存在才有宏觀的物理意義．在微觀世界中，粒子的質(zhì)量都非常小，粒子間的萬有引力很不顯著，萬有引力可以忽略不計。

　　5、萬有引力定律的意義

　　教師小結(jié)

　　通過這一小節(jié)的學習我們知道了萬有引力定律是如何從天上降落到了人間。也體會到了物理嚴謹有趣的邏輯思維。在燦爛的星空下，那些已知或未知的天體都是在萬有引力定律的指揮下有條不紊的運行，多么神奇，這也體現(xiàn)了物理的統(tǒng)一、和諧之美。

　　三、引力常量的測定

　　牛頓雖然發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律，卻沒有給出引力常量G的數(shù)值。由于一般物體間的引力非常小，用實驗測定極其困難。直到一百多年之后，才由英國的物理學家卡文迪許用精巧的扭秤測出。課件展示圖片（教材中沒有，補充給學生）并介紹構(gòu)造、實驗過程，引導學生一起分析原理。

　　扭秤的主要部分是：一個T字形輕而結(jié)實的框架，倒掛在一根石英絲下。在T形架的兩端各固定一個小球，再在每個小球的附近各放一個大球，根據(jù)萬有引力定律，大球會對小球產(chǎn)生引力，T形架會隨之扭轉(zhuǎn)，只要測出其扭轉(zhuǎn)的角度，就可以測出引力的大小。

　　由于引力很小，這個扭轉(zhuǎn)的角度會很小。怎樣才能把這個角度測出來呢？卡文迪許在T形架上裝了一面小鏡子，用一束光射向鏡子，經(jīng)鏡子反射后的光射向遠處的刻度尺，當鏡子與T形架一起發(fā)生一個很小的轉(zhuǎn)動時，刻度尺上的光斑會發(fā)生較大的移動。這樣，就起到一個化小為大的。

　　高中物理萬有引力定律教學設計篇3

　　知識與技能

　　1、了解萬有引力定律得出的思路和過程，知道地球上的重物下落與天體運動的統(tǒng)一性。

　　2、知道萬有引力是一種存在于所有物體之間的吸引力，知道萬有引力定律的適用范圍。

　　3、會用萬有引力定律解決簡單的引力計算問題，知道萬有引力定律公式中r的物理意義，了解引力常量G的測定在科學歷史上的.重大意義。

　　4、了解萬有引力定律發(fā)現(xiàn)的意義。

　　過程與方法

　　1、通過演繹牛頓當年發(fā)現(xiàn)萬有引力定律的過程，體會在科學規(guī)律發(fā)現(xiàn)過程中猜想與求證的重要性。

　　2、體會推導過程中的數(shù)量關系。

　　情感、態(tài)度與價值觀

　　1、感受自然界任何物體間引力的關系，從而體會大自然的奧秘。

　　2、通過演繹牛頓當年發(fā)現(xiàn)萬有引力定律的過程和卡文迪許測定萬有引力常量的實驗，讓學生體會科學家們勇于探索、永不知足的精神和發(fā)現(xiàn)真理的曲折與艱辛。

　　教學重點、難點

　　1、萬有引力定律的推導過程，既是本節(jié)課的重點，又是學生理解的難點。

　　2、由于一般物體間的萬有引力極小，學生對此缺乏感性認識。

　　教學方法

　　探究、講授、討論、練習

　　教學活動

　　（一）引入新課

　　復習回顧上節(jié)課的內(nèi)容

　　如果行星的運動軌道是圓，則行星將作勻速圓周運動。根據(jù)勻速圓周運動的條件可知，行星必然要受到一個引力。牛頓認為這是太陽對行星的引力，那么，太陽對行星的引力F提供行星作勻速圓周運動所需的向心力。

　　學生活動：推導得

　　將V=2πr/T代入上式得

　　利用開普勒第三定律代入上式

　　得到：

　　師生總結(jié)：由上式可得出結(jié)論：太陽對行星的引力跟行星的質(zhì)量成正比，跟行星到太陽的距離的二次方成反比。即：F∝

　　教師：牛頓根據(jù)其第三定律：太陽吸引行星的力與行星吸引太陽的力是同性質(zhì)的作用力，且大小相等。于是提出大膽的設想：既然這個引力與行星的質(zhì)量成正比，也應跟太陽的質(zhì)量M成正比。即：F∝寫成等式就是F=G （其中G為比例常數(shù)）

　　（二）進行新課

　　教師：牛頓得到這個規(guī)律以后是不是就停止思考了呢？假如你是牛頓，你又會想到什么呢？

　　學生回答基礎上教師總結(jié)：

　　猜想一：既然行星與太陽之間的力遵從這個規(guī)律，那么其他天體之間的力是否也遵從這個規(guī)律呢？（比如說月球與地球之間）

　　師生：因為其他天體的運動規(guī)律與之類似，根據(jù)前面的推導所以月球與地球之間的力，其他行星的衛(wèi)星和該行星之間的力，都滿足上面的規(guī)律，而且都是同一種性質(zhì)的力。

　　教師：但是牛頓的思考還是沒有停止。假如你是牛頓，你又會想到什么呢？

　　學生回答基礎上教師總結(jié)：

　　猜想二：地球與月球之間的力，和地球與其周圍物體之間的力是否遵從相同的規(guī)律？

　　教師：地球?qū)υ虑虻囊μ峁┫蛐牧Γ碏= =ma

　　地球?qū)ζ渲車矬w的力，就是物體受到的重力，即F’=m’g

　　從以上推導可知：地球?qū)υ虑虻囊ψ駨囊陨弦?guī)律，即F=G

　　那么，地球?qū)ζ渲車矬w的力是否也滿足以上規(guī)律呢？即F’=G

　　此等式是否成立呢？

　　已知：地球半徑R=6.37×106m ，月球繞地球的軌道半徑r=3.8×108 m ，月球繞地球的公轉(zhuǎn)周期T=27.3天，重力加速度g=9.8

　　（以上數(shù)據(jù)在當時都已經(jīng)能夠精確測量）

　　提問：同學們能否通過提供的數(shù)據(jù)驗證關系式F’=G 是否成立？

　　學生回答基礎上教師總結(jié)：

　　假設此關系式成立，即F’=G

　　可得： =ma=G

　　F’=m’g=G

　　兩式相比得： a/g=R2 / r2

　　但此等式是在以上假設成立的基礎上得到的，反過來若能通過其他途徑證明此等式成立，也就證明了前面的假設是成立的。代人數(shù)據(jù)計算：

　　a/g≈1/3600

　　R2 / r2≈1/3600

　　即a/g=R2 / r2 成立，從而證明以上假設是成立的，說明地球與其周圍物體之間的力也遵從相同的規(guī)律，即F’=G。

　　這就是牛頓當年所做的著名的“月—地”檢驗，結(jié)果證明他的猜想是正確的。從而驗證了地面上的重力與地球吸引月球、太陽吸引行星的力是同一性質(zhì)的力，遵守同樣的規(guī)律。

　　教師：不過牛頓的思考還是沒有停止，假如你是牛頓，此時你又會想到什么呢？

　　學生回答基礎上教師總結(jié)：

　　猜想三：自然界中任何兩個物體間的作用力是否都遵從相同的規(guī)律？

　　牛頓在研究了這許多不同物體間的作用力都遵循上述引力規(guī)律之后。于是他大膽地把這一規(guī)律推廣到自然界中任意兩個物體間，于1687年正式發(fā)表了具有劃時代意義的萬有引力定律。

　　萬有引力定律

　　①內(nèi)容

　　自然界中任何兩個物體都是相互吸引的，引力的大小跟這兩個物體的質(zhì)量的乘積成正比，跟它們的距離的二次方成反比。

　　②公式

　　如果用m1和m2表示兩個物體的質(zhì)量，用r表示它們的距離，那么萬有引力定律可以用下面的公式來表示（其中G為引力常量）

　　說明：

　　1、G為引力常量，在SI制中，G=6.67×10—11N·m2/kg2。

　　2、萬有引力定律中的物體是指質(zhì)點而言，不能隨意應用于一般物體。

　　a、對于相距很遠因而可以看作質(zhì)點的物體，公式中的r 就是指兩個質(zhì)點間的距離；

　　b、對均勻的球體，可以看成是質(zhì)量集中于球心上的質(zhì)點，這是一種等效的簡化處理方法。

　　教師：牛頓雖然得到了萬有引力定律，但并沒有很大的實際應用，因為當時他沒有辦法測定引力常量G的數(shù)值。直到一百多年后英國的另一位物理學家卡文迪許才用實驗測定了G的數(shù)值。

　　利用多媒體演示說明卡文迪許的扭秤裝置及其原理。

　　扭秤的主要部分是這樣一個T字形輕而結(jié)實的框架，把這個T形架倒掛在一根石英絲下。若在T形架的兩端施加兩個大小相等、方向相反的力，石英絲就會扭轉(zhuǎn)一個角度。力越大，扭轉(zhuǎn)的角度也越大。反過來，如果測出T形架轉(zhuǎn)過的角度，也就可以測出T形架兩端所受力的大小。現(xiàn)在在T形架的兩端各固定一個小球，再在每個小球的附近各放一個大球，大小兩個球間的距離是可以較容易測定的。根據(jù)萬有引力定律，大球會對小球產(chǎn)生引力，T形架會隨之扭轉(zhuǎn)，只要測出其扭轉(zhuǎn)的角度，就可以測出引力的大小。當然由于引力很小，這個扭轉(zhuǎn)的角度會很小。怎樣才能把這個角度測出來呢？卡文迪許在T形架上裝了一面小鏡子，用一束光射向鏡子，經(jīng)鏡子反射后的光射向遠處的刻度尺，當鏡子與T形架一起發(fā)生一個很小的轉(zhuǎn)動時，刻度尺上的光斑會發(fā)生較大的移動。這樣，就起到一個化小為大的效果，通過測定光斑的移動，測定了T形架在放置大球前后扭轉(zhuǎn)的角度，從而測定了此時大球?qū)π∏虻囊Α？ㄎ牡显S用此扭秤驗證了牛頓萬有引力定律，并測定出萬有引力恒量G的數(shù)值。這個數(shù)值與近代用更加科學的方法測定的數(shù)值是非常接近的。

　　卡文迪許測定的G值為6.754×10—11 N·m2/kg2，現(xiàn)在公認的G值為6.67×10—11 N·m2/kg2。由于萬有引力恒量的數(shù)值非常小，所以一般質(zhì)量的物體之間的萬有引力是很小的，我們可以估算一下，兩個質(zhì)量50kg的同學相距0.5m時之間的萬有引力有多大（可由學生回答：約6.67×10—7N），這么小的力我們是根本感覺不到的。只有質(zhì)量很大的物體對一般物體的引力我們才能感覺到，如地球?qū)ξ覀兊囊Υ笾戮褪俏覀兊闹亓Γ虑驅(qū)Ｑ蟮囊е铝顺毕F(xiàn)象。而天體之間的引力由于星球的質(zhì)量很大，又是非常驚人的：如太陽對地球的引力達3.56×1022N。

　　教師：萬有引力定律建立的重要意義

　　17世紀自然科學最偉大的成果之一，它把地面上的物體運動的規(guī)律和天體運動的規(guī)律統(tǒng)一了起來，對以后物理學和天文學的發(fā)展具有深遠的影響，而且它第一次揭示了自然界中的一種基本相互作用的規(guī)律，在人類認識自然的歷史上樹立了一座里程碑。

　　高中物理萬有引力定律教學設計篇4

　　一、課題：萬有引力定律

　　二、課型：概念課（物理按教學內(nèi)容課型分為：規(guī)律課、概念課、實驗課、習題課、復習課）

　　三、課時：1課時

　　四、教學目標

　　（一）知識與技能

　　1、理解萬有引力定律的含義并會用萬有引力定律公式解決簡單的引力計算問題。

　　2、知道萬有引力定律公式的適用范圍。

　　（二）過程與方法：在萬有引力定律建立過程的學習中，學習發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、猜想假設與推理論證等方法。

　　（三）情感態(tài)度價值觀

　　1、培養(yǎng)學生研究問題時，抓住主要矛盾，簡化問題，建立理想模型的處理問題的能力。

　　2、通過牛頓在前人的基礎上發(fā)現(xiàn)萬有引力定律的思考過程，說明科學研究的長期性，連續(xù)性及艱巨性，提高學生科學價值觀。

　　五、教學重難點

　　重點：萬有引力定律的內(nèi)容及表達公式。

　　難點：

　　1、對萬有引力定律的理解；

　　2、學生能把地面上的物體所受重力與其他星球與地球之間存在的引力是同性質(zhì)的力聯(lián)系起來。

　　六、教學法：合作探究、啟發(fā)式學習等。

　　七、教具：多媒體、課本等。

　　八、教學過程

　　（一）導入

　　回顧以前對月—地檢驗部分的學習，明確既然太陽與行星之間，地球與月球之間、地球?qū)Φ孛嫖矬w之間具有與兩個物體的質(zhì)量成正比，跟它們的距離的二次方成反比的引力。這里進一步大膽假設：是否任何兩個物體之間都存在這樣的力？

　　引發(fā)學生思考：很可能有，只是因為我們身邊的物體質(zhì)量比天體的質(zhì)量小得多，我們不易覺察罷了，于是我們可以把這一規(guī)律推廣到自然界中任意兩個物體間，即具有劃時代意義的萬有引力定律．然后在學生的興趣中進行假設論證。

　　（二）進入新課

　　學生自主閱讀教材第40頁萬有引力定律部分，思考以下問題：

　　1、什么是萬有引力？并舉出實例。

　　教師引導總結(jié)：萬有引力是普遍存在于宇宙中任何有質(zhì)量的物體之間的相互吸引力。日對地、地對月、地對地面上物體的引力都是其實例。

　　2、萬有引力定律怎樣反映物體之間相互作用的規(guī)律？其數(shù)學表達式如何？并注明每個符號的單位和物理意義。

　　教師引導總結(jié)：萬有引力定律的內(nèi)容是：宇宙間一切物體都是相互吸引的。兩物體間的引力大小，跟它的質(zhì)量的乘積成下比，跟它們間的距離平方成反比．式中各物理量的含義及單位：F為兩個物體間的引力，單位：N．m1、m2分別表示兩個物體的質(zhì)量，單位：kg，r為兩個物體間的距離，單位：m.G為萬有引力常量：G=6．67×10—11 N·m2/kg2，它在數(shù)值上等于質(zhì)量是1Kg的物體相距米時的相互作用力，單位：N·m2/kg2。

　　3、萬有引力定律的適用條件是什么？

　　教師引導總結(jié)：只適用于兩個質(zhì)點間的引力，當物體之間的距離遠大于物體本身時，物體可看成質(zhì)點；當兩物體是質(zhì)量分布均勻的球體時，它們間的引力也可直接用公式計算，但式中的r是指兩球心間的距離。

　　4、你認為萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)有何深遠意義？

　　教師引導總結(jié)：萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)有著重要的物理意義：它對物理學、天文學的發(fā)展具有深遠的影響；它把地面上物體運動的規(guī)律和天體運動的規(guī)律統(tǒng)一起來；對科學文化發(fā)展起到了積極的推動作用，解放了人們的思想，給人們探索自然的奧秘建立了極大信心，人們有能力理解天地間的各種事物。

　　（三）深化理解

　　在完成上述問題后，小組討論，學生在教師的引導下進一步深化對萬有引力定律的理解，即：

　　1、普遍性：萬有引力存在于任何兩個物體之間，只不過一般物體的質(zhì)量與星球相比太小了，他們之間的萬有引力也非常小，完全可以忽略不計。

　　2、相互性：兩個物體相互作用的引力是一對作用力與反作用力。

　　3、特殊性：兩個物體間的萬有引力和物體所在的空間及其他物體存在無關。

　　4、適用性：只適用于兩個質(zhì)點間的引力，當物體之間的距離遠大于物體本身時，物體可看成質(zhì)點；當兩物體是質(zhì)量分布均勻的球體時，它們間的引力也可直接用公式計算，但式中的r是指兩球心間的距離。

　　（四）活動探究

　　請兩名學生上講臺做個游戲：兩人靠攏后離開三次以上。創(chuàng)設情境，加深學生對本節(jié)知識點的印象和運用，請一位同學上臺展示計算結(jié)果，師生互評。

　　1、請估算這兩位同學，相距1m遠時它們間的萬有引力多大？（可設他們的質(zhì)量為50kg）

　　解：由萬有引力定律得：代入數(shù)據(jù)得：F1=1.7×10—7N

　　2、已知地球的質(zhì)量約為6.0×1024kg，地球半徑為6.4×106m，請估算其中一位同學和地球之間的萬有引力又是多大？

　　解：由萬有引力定律得：代入數(shù)據(jù)得：F2=493N