2019-2020学年人教版(2019)必修2 7.2万有引力定律 教案 (1)

出示图片：月亮和苹果图片 思考：地球绕太阳运动，月球绕地球运动，它们之间的作用力是同一种性质的力吗？ 这种力与地球对树上苹果的吸引力也是同一种性质的力吗？ 为了验证地面上的重力与地球吸引月球、太阳吸引行星的力是同一性质的力，遵守同样的规律，牛顿还做了著名的“月－地”检验。 下分析，猜想：“天上”的力与“人间”的力应属于同种性质的力。 引力是否同一性质的探究兴趣 直接研究力，对于月球受到的力很难去测量，所以转换思维，换一个能够体1．月—地检验的目的：检验维持月球绕由牛顿第二地球运动的力与使物体下落的力是同一种性质力，都遵从“平方反比”的规律。 2．月—地检验的推导 假设地球与月球间的作用力与太阳与行星间的作用力是同一种力，则应该满足： F=Gm月m地r2定律引导学生发现加速度也可以完成对引力特点的研究。 现力特点的物 理量去研究。 这样给以真实的数据让学生 根据牛顿第二定律 a月=m地F=G2① m月r(r 是地球中心与月球中心的距离 ) 假设地球对苹果的吸引力也是同一种力，同理可知，苹果的自由落体加速度：a苹m地=G2② R( R 是地球中心与苹果间的距离 ) a月R2=2由于月球与地球中 ①/②可得：a苹r 心的距离 r 约为地球半径R 的 60 倍，所学生思考讨

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以： 论并动手推导 得以验证，也使之体会到获得探究成功的喜悦，增强成就感。 掌握理解万有引力定律 掌握万有引力a月1= a苹602思考讨论：已知自由落体加速度 g 为9．8 m/s2 ，月球中心距离地球中心的距离为 3．8×108 m，月球公转周期为 27．3 d，约 学生记忆、教师讲解 a月2．36×10 s，求： a苹6根据这些数据，能否验证前面的假设？ 解： 2π2a月=()rT2×3.14262=（）×2.36×10m/s2.36×106≈2.69×10-3m/s2a月14=2.7×10≈2 a苹60这表明，地面物体所受地球的引力、月球所受地球的引力，与太阳、行星间的引力， 真的遵从相同的规律。 四、万有引力定律 1、定律表述：自然界中任何两个物体都 是互相吸引的，引力的方向在它们的连线上， 引力的大小跟这两个物体的质量的乘积成正比，跟它们的距离的二次方成反比。 2、公式表达：F?Gm1m2 2r （1）m1和m2表示两个物体的质量单位用千克（kg）； （2）r表示它们的距离单位用米（m）。力的单位用牛（N） 6

（3）G 是比例系数，叫作引力常量，适用于任何两个物体。 3、对万有引力的理解 自然界中任何两个物体都是互相吸引学生理解记忆 的适用条件 了解实验原理、科学方法和科学思想 理解万有引力的宏观性，锻炼学生的计算能力 的，所以说：万有引力具有相互性、普遍性。 另外万有引力还具有宏观性。 4、适用条件 (1)可视为质点的两物体间的引力； (2)两质量均匀分布的球体间的引力。 r指的是两球心间的距离。 (3)一质量均匀分布的球体和一质点间的引力。 r 指质点和球心间的距离。 学生记忆引力常量G 五、引力常量的测定 1789年，即在牛顿发现万有引力定律一百多年以后，英国物理学家卡文迪什，在实验室里通过测量几个铅球之间的万有引力，比较准确地得出了 G 的数值。 1、引力常量G 的数值 标准值：G ＝6．672 59 × 10 -11 N·m2/kg2， 通常取：G=6．67×10－11的数值 学生观看动画 N·m2/kg2 学生思考讨7

知识拓展：卡文迪什实验 动画演示：卡文迪什实验

1、实验原理 力矩平衡，即引力矩=扭转力矩 2、科学方法：放大法 3、科学思想：等效的思想 论并计算 锻炼学生的计算能力，体会两个篮球万有引力非常小，可以忽略 (1)扭秤装置把微小力转变成力矩来反映 (2)扭转角度(微小形变)通过光标的移动来反映 思考讨论1：既然自然界中任何两个物体都是互相吸引的，为什么我们感觉不到周围物体的引力呢？为什么说万有引力具有宏观性？ 计算：两个质量为60kg，相距1m的物体之间的引力？ 解：=2．4012×10-7N 此力不到一粒芝麻重的几千分之一所以根本感觉不到它的存在。 计算：太阳的质量为M=2．0×1030kg，地球质量为m=6．0×1024kg，日地之间的距离为R=1．5×1011m请计算：太阳与地球之间的万有引力又是多大呢？ 思考讨论并计算 =3．5×1022N 太阳与地球之间的万有引力的大小竟能拉断直径为9000km的钢柱，非常巨大。 通常情况下，万有引力非常小，只有质 8