人教版高中物理必修2《万有引力定律》导学案

3 万有引力定律

【整体设计】

上节学习，学生已经知道太阳与行星间的引力规律，这个规律有无普遍性？这是这节课探讨的中心问题。课堂教学中，引导学生思考并论证得出地球与月球、地球与地面上的物体之间的作用力与太阳与行星间的作用力是同一性质的力，从而将太阳与行星间的引力规律适用范围进一步扩大。紧接着将该规律的适用范围进一步推广到自然界中任何两个物体之间，从而得出万有引力定律。

最后指出引力常量的测定不仅验证了万有引力定律的正确性，而且使得万有引力定律能进行定量计算，显示出真正的实用价值。

教学重点：理解万有引力定律 教学难点：推导万有引力定律。

【三维目标】

知识与技能

1.了解万有引力定律得出的思路和过程。

2.掌握万有引力定律的内容、公式及适用条件。 3.知道引力常量的大小和意义 过程和方法

1.通过猜想提出问题，然后用观测数据进行验证，从而断定地面物体和月球所受的地球引力与太阳行星间的引力性质相同。

2.通过文献和网络查询，了解卡文迪许测量引力常量实验装置的巧妙之处。 情感、态度与价值观

1.通过探究学习，学生领悟到科学发现的艰辛，同时体验到科学发现的乐趣。 2.培养学生追求知识、尊重历史的态度和献身科学的精神。

【课时问题设计】

1.月—地检验中，检验的命题是什么？ 2.月—地检验的思路是怎样的？

3.万有引力定律中“两个物体的距离”怎样理解？ 4.引力常量测定有什么意义？

【所需教学资源】

1.PPT课件 2.导学案

3.学生课前收集到的有关资料： ⑴苹果落地的传说

⑵月球和地球的相关数据 ⑶卡文迪许扭秤实验相关资料

【学习活动设计】 活动顺序及时间安排 活动1 学生活动 回答问题，认真思考。 教师活动 1.复习提问 设计意图 激发学生兴

新课引入 太阳与行星间的引力满足怎样的规律？ 2.简介苹果落地的故事，提出问题： 地球对附近物体的吸引力与地球和太阳间的引力是同种性质的力吗？ 3.引导学生联想到月球绕地球运转，指出月球与地球之间也一定存在着相互作用力，启发学生思考：拉住月球使它绕地球运转的力与地球对物体的引力是同一性质的力吗？ 1.明确任务 检验地球与月球、地球与地面上的物体之间的作用力性质相同。 2.根据要求计算 a月= g m 月球 r m R M 1.创设情境 设想月球保持质量不变，但体积缩小成苹果大小，挂在苹果树上，象熟透的苹果从树上自由下落。 2.引导分析 设地球质量为M，月球质量为m，月球到地心的距离为r。 假定地球与月球、地球与地面上的物体之间的作用力性质相同，都遵从 趣； 用牛顿大胆而敏锐的想法来激发学生学习兴趣。 问题的提出，预示着上节课的结论在本节课将要在适用范围上推广。 活动2 “月－地检验”的目的及思路分析 引导学生进行“月－地检验”，形成检验的思路。 F?GF∝Mm，则 r211a∝2 2?rr 设月球在高空加速度为a月，从树上下落加速度为g，则有如下推论 a月R21=2=2 gr603.投影数据，验证推论是否成立。 已知：月球与地球之间的距8离r=3.8×10m，是地球半径的60

倍。月球的公转周期为T=27.3天，地面附近的重力加速度2g=9.8m/s。 活动3 “月－地检验”形成结论 各组展示检验过程，进行组间交流。 1.投影学生的检验过程，一起点评。 2由a月?r?，ω=2π得 T4?2 a月?2r T4×3.142=3.8×108m/s 2×(27.3×24×3600)明确“月－地检验”结论，用事实证明猜想的正确性，增强学生的理性认识。 =2.69×10-3m/s a月1所以 =2.7×10—4≈2 g602.得出结论 地球对月球的引力与地球使苹果自由下落的力是同一种力，都遵循“平方反比”律。 活动4 学习万有引力定律的内容 1.阅读教材，思考讨论如下问题： ⑴把太阳与行星之间、地球与月球之间、地球与地面物体之间的引力遵从的规律推广到宇宙万物之间，你觉得合适吗？ ⑵你认为万有引力定律的发现有何深远意义？ 2.学生代表发表见解。 1. 引导点评学生发表的见解。 2．板书 万有引力定律：自然界中任何两个物体都相互吸引，引力的大小与物体的质量m1和m2的乘积成正比，与它们之间距离r的二次方成反比。 1.通过教师设问，让学生有目的的自主阅读并思考。 2.通过引导学生讨论、回答问题并进行总结，不仅提高了学生的语言表达能力，而且加深了对万有引力定律及公式的理解。 m1m2 r23. 强调r的物理意义。 表达式： F=G活动5 引力常量的测定 1.阅读课本，思考问题1.引导学生阅读教材 了解引力常如下： 2.投影并介绍扭秤实验装置，量G的测定使万⑴测定引力常量有何支出此装置的巧妙之处。 有引力定律具有意义？ 了实际意义。 ⑵引力常量最初由哪位物理学家测出的？测得的数值是多大？ ⑶引力常量的测定有何实际意义？ 3.点评学生见解。 2.学生代表发表见解。

活动6 课堂达标训练 应用万有引力定律进行简单计算。 投影题目： 增强学生对两个物体的质量分别是m1万有引力定律的和m2，当它们相距为r时，它们理解。 之间的引力是F= ______。 1.若把m1改为2m1，其他条件不变，则引力为____F。 2.若把m1改为2m1，m2改为3m2，r不变，则引力为 ____F。 3.若把r改为2r，其他条件不变，则引力为____ F。 4.若把ml改为3m1，m2改为m2/2，r改为r/2，则引力为____F。

【教学评价】

可评价的学习要素

1．活动2、活动4和活动5，体现小组合作探究过程。 评价方法：教师现场评价，学生互评。

评价指标：小组内积极参与，能主动交流，得出正确合理的结论，表述准确简洁。 2．活动3和活动6，学生能发布活动的成果。 评价方法：教师现场评价

评价指标：学生思路清晰度，回答问题是否正确和全面，语言表达是否清晰条理。

【巩固练习】

A组（巩固基础）

1.要使两物体间的万有引力减小到原来的1/4，下列办法不可采用的是（ ） A.使两物体的质量各减小一半，距离不变

B.使其中一个物体的质量减小到原来的1/4，距离不变 C.使两物体间的距离增为原来的2倍，质量不变 D.使两物体间的距离和质量都减为原来的1/4

2.火星的半径是地球半径的一半，火星的质量约为地球质量的1/9；那么地球表面50 kg的物体受到地球的吸引力约是火星表面同质量的物体受到火星吸引力的_____倍。

3.关于万有引力定律的正确说法是（ ）

A.天体间万有引力与它们的质量成正比，与它们之间的距离成反比

B.任何两个物体都是相互吸引的，引力的大小跟两个物体的质量的乘积成正比，跟它们的距离的平方成反比

C.万有引力与质量、距离和万有引力恒量都成正比

D.万有引力定律对质量大的物体适用，对质量小的物体不适用

4.如图，两球的半径分别为r1和r2，而球质量分布均匀，大小分别是m1和m2，则两球间的万有引力大小为（ ）

m1 m2

r1 r

r2

m1m2A.G2

rC.G B.Gm1m2 2r1m1m2

(r1+r2+r)2m1m2

(r1+r2)2 D.GB组（较高难度）

5.两颗行星都绕太阳做匀速圆周运动，它们的质量之比m1∶m2=p，轨道半径之比r1∶r2=q，则它们的公转周期之比T1∶T2=________，它们受到太阳的引力之比F1∶F2=________.

参考答案：1.A B C 2.9/4 3.B 4.D 5.qq pq2

【课后作业】

1.将课后第2、3题做到作业本上。

2.阅读《高中新课程学生自主学习丛书物理2》第41—42页，完成1—10题，学有余力的同学完成11—13题。

3.预习《§6-4万有引力理论的成就》。 【使用建议】

成功之处：

教案通过创设情境让学生经历牛顿思维的洗礼，感受思考的神奇魅力，从而了解万有引力的发现过程，对改变学生学习与思考的方式有一些启发与帮助。

遗憾之处：但是由于学生在理解方面和数学方面的能力较弱，对“月－地检验”的推导处理不是很流畅。

意图说明：

本教学设计沿着牛顿的足迹，引领同学们在现有知识状态下，重新“发现”了万有引力定律。在“发现”万有引力的过程中充分体现了学生学习的主体性，教师仅仅是引导而已。

通过学生自己“发现”万有引力定律及引力常量的测量，增强学生的自信心，只要学好现在的知识，大胆猜想，敢于质疑，敢于发现，就可能有所成功,从而使学生养成良好的科学价值观。