人教版 (2019)必修 第二册万有引力定律教学设计

这是一份人教版 (2019)必修 第二册万有引力定律教学设计，共8页。教案主要包含了行星与太阳的引力，月-地检验，万有引力定律，引力常量，课堂练习等内容，欢迎下载使用。
学校
课题
万有引力
年级
高一
学科
物理
教材分析
万有引力定律是本章的重点知识，本节内容是对上两节教学内容的进一步延伸，是下一节内容学习的基础；万有引力定律的内容固然重要，但让学生了解发现万有引力定律的过程、了解牛顿时代的科学智慧更为重要．本节课以教师讲授为主、学生探究和展示为辅的教学方式。讲授过程中以物理学史为主线，让学生以科学家的角度分析、思考问题。力争抓住这节课的有利时机，渗透“没有绝对特殊的物体”这一引起物理学几次革命性突破的辩证唯物主义观点。
学情分析
高一学生已经学习了牛顿的三个定律，了解了物体运动的条件，又学习了圆周运动的知识，知道做圆周运动的条件与规律，另外又学习了开普勒三定律，知道了行星的周期的平方与轨道半长轴的三次方成正比及行星运运动的规律，已经积累了一定的知识。理论上已经具备了接受万有引力定律的能力。
教学目标
1.理解太阳与行星间引力的存在，掌握万有引力定律的内容及其表达式。
2.根据开普勒行星运动定律和牛顿第三定律推导出太阳与行星间的引力公式，通过月—地检验等将太阳与行星间的引力推广为万有引力定律，掌握万有引力表达式的适用条件及应用。
教学重难点
1、教学重点：万有引力定律的内容及数学表达式
2、教学难点：万有引力定律发现的思路
教学准备
PPT
教学环节
教学内容
教师活动
学生活动
智慧
课堂
应用
及分析
1.功能选择
2.应用价值
3.评价体现
时长
导入新课
一、行星与太阳的引力
思考与讨
论 ：各行
星都围绕
太阳运行
, 说 明太
阳与行星
之间引力
是使行星
如此运动
的主要原
因 。 引力
的大小和
方向能确
定吗？
学 生
根 据
以 前
所 学
内 容
加 以
分 析
论。
随机抢答
3分钟
讲授新课
1.模型建构
2.推导太阳对行星的引力
（1）若已知质量为m 的某行星绕太阳做匀速圆周运动，轨道半径为r，线速度为v，求太阳对行星的向心力。
（2）天文观测可得到行星的公转周期T，线速度v与公转周期T的关系是怎样的？写出用公转周期T表示的向心力的表达式。
(3)不同行星的公转周期是不同的，引力跟太阳与行星间的距离关系的表达式中不应出现周期T， 如何消去周期T?
3.结论
（1）太阳对行星的引力跟行星的质量成正比，与行星、太阳之间的距离的二次方成反比.
（2）行星对太阳的引力跟太阳的质量成正比，与行星、太阳之间的距离的二次方成反比.
（3）太阳与行星间引力的大小与太阳的质量、行星的质量成正比，与两者距离的二次方成反比，方向：沿着太阳与行星间的连线。
二、月-地检验
简化建构
模型
引导学生
推导计算
引导学生
根据推导
结果并分
析结论
学生
识记
记录
学生
推导
计算
学生
根据
推导
结果
并分
析结
论
互动
截屏分享结果
10分钟
思考与讨论：
(1)为什么月球不会飞离地球呢？
(2)什么力使得苹果不能离开地球?
(3)拉住月球使它绕地球运动的力，与拉着苹果使它下落的力，以及众行星与太阳之间的作用力是不是同一种力，遵循相同的规律?
二、月-地检验思考与讨论：
(1)为什么月球不会飞离地球呢？
(2)什么力使得苹果不能离开地球?
(3)拉住月球使它绕地球运动的力，与拉着苹果使它下落的力，以及众行星与太阳之间的作用力是不是同一种力，遵循相同的规律?
1.检验目的与原理：
(1)检验目的：地球和月球之间的吸引力是否与地球吸引苹果的力为同一种力．
(2)检验原理：假设是同一性质的力。
①根据牛顿第二定律，结合地球和月球之间的吸引力，推导月球绕地球做圆周运动的向心加速度是多少？
②根据牛顿第二定律，结合地球和苹果之间的吸引力，推导苹果自由落体加速度是多少？
③若r＝60R ，则以上两个加速度之比是多少？
2.数据计算验证
下列是当时可以测量的数据，地表重力加速度：g = 9.8m/s2 ；地球半径：R = 6400×103m ；月亮周期：T = 27.3天≈2.36×106s；月亮轨道半径：r ≈ 60R=3.84×108m ，如何证明地球表面的物体受力满足“平方反比”的关系？
引导学生
分析讨论
明确目的
及原理
引导学生
推导计算
分享结论
学生
分析
讨论
学 生
推 导计算
学 生
代 入
计 算
并 得
出 结
论 分享
讨论
分享讨
论结果
展示互
动报告
截屏分享
10分钟
结论归纳：数据表明，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！
三、万有引力定律
1.万有引力定律的内容
(1)内容： 自然界中任何两个物体都相互吸引，引力的方向在它们的连线上，引力的大小与物体的质量m1和m2 的乘积成正比，与它们之间距离的二次方成反比。
(2)方向：在两物体的连线上。
1 2
(3)公式：F＝G
2.万有引力定律的适用条件
（1）万有引力定律公式适用于质点之间的引力大小的计算。
（2）对于实际物体间的相互作用，当两个物体间的距离远远大于物体本身的大小（物体可视为质点）时也适用。
（3）两个质量分布均匀的球体间的引力大小可用万有引力定律公式求解，公式中的r为两球心之间的距离。
思考与讨论：某同学认为两个同学距离非常近时，根据公
1 2
式F＝G得出：r →0时，F →∞。你认为这位同学的想法正确吗？为什么？
3.万有引力定律的特性
（1）普遍性：万有引力存在于宇宙中任何有质量的物体之间。
（2）相互性：两个物体间相互作用的引力是一对作用力和反作用力，符合力的相互作用。
（3）宏观性：天体间万有引力较大，它是支配天体运动的原因。地面物体间、微观粒子间的万有引力微小，不足以影响物体的运动，故常忽略不计。
（4）特殊性：两个物体间的万有引力只与它们本身的质量有关，与它们之间的距离有关，与所在空间的性质无关
。
4.万有引力定律的意义
揭示了地面上物体运动的规律和天体上物体的运动遵从同一规律，让人们认识到天体上物体的运动规律也是可以认识的,解放了人们的思想,给人们探索自然的奥秘建立了极大信心, 对后来的物理学、天文学的发展具有深远的影响。
得出万有引力定律
讲解万有引力的特性
学 生识 记记 录内
容 、公式
学生
识记
记录
适用
条件
屏幕推送
屏幕推送
8
分
钟
5
分
钟
5.牛顿的遗憾
牛顿得出了万有引力与物体质量及它们之间距离的关系，但却无法算出两个天体之间万有引力的大小，因为他不知道引力常量G的值。
四、引力常量
1.卡文迪许与引力常量G的测定：卡文迪许扭秤装置
2.引力常量的大小与意义
(1)引力常量单位与大小
①单位： N ×m2 /kg2
@大小： G =6.67 ´ 10- 11N ×m2 /kg2
(2)引力常量数值测定的意义：普适性成了万有引力定律正确性的有力证据。
五、课堂练习
学生理解
体会记录
4分钟
板书设计
7.2 万有引力定律
一、行星与太阳的引力
太阳与行星间引力的大小与太阳的质量、行星的质量成正比，与两者距离的二次方成反比，方向：沿着太阳与行星间的连线。
二、月-地检验
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！
三、万有引力定律
1.万有引力定律的内容
1 2
(1)公式：F＝G
(2)方向：在两物体的连线上。
2.条件：适用于质点之间的引力大小的计算。
四、引力常量
1.卡文迪许与引力常量G的测定：卡文迪许扭秤装置
2.大小： G =6.67 ´ 10- 11N ×m2 /kg2
教学反思