万有引力教学设计

万有引力教学设计

作为一无名无私奉献的教育工作者，通常会被要求编写教学设计，编写教学设计有利于我们科学、合理地支配课堂时间。那么问题来了，教学设计应该怎么写？以下是小编整理的万有引力教学设计，希望能够帮助到大家。

一、教学目标

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、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公式、

三、教学难点

1、对万有引力定律的理解、

2、使学生能把地面上的物体所受的重力与其他星球与地球之间存在的引力是同性质的力联系起来、

四、教学方法

1、对万有引力定律的推理——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、

五、教学步骤

导入新课

请同学们回忆一下上节课的内容，回答如下问题：

1、行星的运动规律是什么？

2、开普勒第一定律、第三定律的内容？

同学们回答完以后，老师评价、归纳总结、

同学们回答得很好，行星绕太阳运转的轨道是椭圆，太阳处在这个椭圆的一个焦点上，那么行星为什么要这样运动？而且还有一定的规律？这类问题从17世纪就有人思考过，请阅读课本，这个问题的答案在不同的时代有不同的结论，可见，我们科学的研究要经过一个相当长的艰巨的过程、

新课教学

1、同学们阅读完以后，知道到了牛顿时代的一些科学家，如胡克、哈雷等，对这一问题的认识更进了一步，把地面上的运动和天体的运动统一起来了、事实上，行星运动的椭圆轨道离心率很接近于1，我们把它理想化为一个圆形轨道，这样就简化了问题，易于我们在现有认知水平上来接受、

根据圆周运动的条件可知行星必然受到一个太阳给的力、牛顿认为这是太阳对行星的引力，那么，太阳对行星的引力F应该为行星运动所受的向心力，即：

再根据开普勒第三定律代入上式

可得到：

其中m为行星的质量，r为行星轨道半径，即太阳与行星的距离、由上式可得出结论：太阳对行星的引力跟行星的质量成正比，跟行星到太阳的距离的二次方成反比、

即：F∝

根据牛顿第三定律：太阳吸引行星的力与行星吸引太阳的力是同性质的相互作用力、既然太阳对行星的引力与行星的质量成正比，那么行星对太阳也有作用力，也应与太阳的质量M成正比，即：

F∝

用文字表述为：太阳与行星之间的引力，与它们质量的乘积成正比，与它们的距离的平方成反比、

用公式表述：

公式中的G是一个常数，叫万有引力常量、

进而牛顿还研究了月地间的引力、许多不同物体间的作用力都遵循上述引力规律，于是他把这一规律推广到自然界中任意两个物体间，即具有划时代意义的万有引力定律、

2、万有引力定律：

（1）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，跟它们的距离的二次方成反比、

(2)公式：

（3）疑问：在日常生活中，我们各自之间或人与物体间，为什么都对这种作用没有任何感觉呢？

这是因为一般物体的质量与星球的质量相比太小了，它们之间的引力太小了，所以我们不易感觉到、下一节课的卡文迪许的精巧的扭秤实验将为我们验证、

（4）各物理量的含义及单位

r表示两个具体物体相距很远时，物体可以视为质点、如果是规则形状的'均匀物体，r为它们的几何中心间的距离、单位为“米”、

G为万有引力常量，G=6、67×10-11，单位为Nm2/kg2、这个引力常量的出现要比万有引力定律晚一百多年哪！是英国的物理学家卡文迪许测出来的，我们下节课就要学习、

(5)扩展思路

牛顿想验证地面上的物体的重力与月地间、行星与太阳间的引力是同种性质的力，他做了著名的“月——地”检验，请同学们阅读课本第105页有关内容、然后归纳一下他的思路、オ①如果重力与星体间的引力是同种性质的力，都与距离的二次方成反比关系，那么月球绕地球做近似圆周运动的向心加速度就应该是重力加速度的1/3600、

牛顿计算了月球的向心加速度，结果证明是对的

②如果我们已知地球质量为5、89×1024kg、地球半径为6、37×106m、同学们试计算一下月球绕地球的向心加速度是多大？

同学们通过计算验证，

③为了验证地面上的重力与月球绕地球运转的向心力是同一性质的力，还提出一个理想实验：设想一个小月球非常接近地球，以至于几乎触及地球上最高的山顶，那么使这个小月球保持轨道运动的向心力当然就应该等于它在山顶处所受的重力、如果小月球突然停止做轨道运动，它就应该同山顶处的物体一样以相同速度下落、如果它所受的向心力不是重力，那么它就将在这两种力的共同作用下以更大的速度下落，这是与我们的经验不符的所以，是同性质的力、

（6）万有引力定律发现的重要意义

万有引力定律的发现，对物理学、天文学的发展具有深远的影响、它把地面上物体运动的规律和天体运动的规律统一了起来、在科学文化发展上起到了积极的推动作用，解放了人们的思想，给人们探索自然的奥秘建立了极大的信心，人们有能力理解天地间的各种事物、

六、巩固练习（用投影片出示题目）

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

獳、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、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50kg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、两个大小相同的实心小铁球紧靠在一起时，它们之间的万有引力为F、若两个半径为原来2倍的实心大铁球紧靠在一起，则它们之间的万有引力为

獳、4F獴、2F獵、8F獶、16F

参考答案：

1、D2、2、253、D

七、小结（用投影片出示内容）

通过这节课的学习，我们了解并知道：

1、得出万有引力定律的思路及方法、

2、任何两个物体间存在着相互作用的引力的一般规律：即

其中G为万有引力常量，r为两物间的距离、

八、板书 ……此处隐藏6345个字……算地球的质量。

学生活动：阅读课文，推导出地球质量的表达式，在练习本上进行定量计算。

教师活动：由于地球自转非常慢，一天只转了一圈，所以对应的自转偏向力很小。在这里，我们忽略不计。投影学生的推导、计算过程，一起点评。

kg重力加速度与高度的变化：若物体静止在距离地面高为h的高空

（二）计算天体的质量

教师活动：（课件展示太阳系里面的星体的美丽图片），《万有引力理论的成就》

教学设计

引导学生阅读教材“天体质量的计算”部分的内容，同时考虑下列问题［投影出示］：

1．应用万有引力定律求解天体质量的基本思路是什么？

2．求解天体质量的方程依据是什么？

学生活动：学生阅读课文第一部分，从课文中找出相应的答案。

1．求解天体质量的基本思路是：根据环绕天体的运动情况，求出其向心加速度，然后根据万有引力充当向心力，进而列方程求解．

2．从前面的学习知道，天体之间存在着相互作用的万有引力，而行星（或卫星）都在绕恒星（或行星）做近似圆周的运动，而物体做圆周运动时合力充当向心力，故对于天体所做的圆周运动的动力学方程只能是万有引力充当向心力，这也是求解中心天体质量时列方程的根源所在。

教师活动：引导学生深入探究

请同学们结合课文知识以及前面所学匀速圆周运动的知识，加以讨论、综合，然后思考下列问题［投影出示］。学生代表发言。

1．天体实际做何运动？而我们通常可认为做什么运动？

2．描述匀速圆周运动的物理量有哪些？

3．根据环绕天体的运动情况求解其向心加速度有几种求法？

4．应用天体运动的动力学方程──万有引力充当向心力求出的天体质量有几种表达式？各是什么？各有什么特点？

5．应用此方法能否求出环绕天体的质量？

学生活动：讨论，得出答案。学生代表发言。

1．天体实际运动是沿椭圆轨道运动的，而我们通常情况下可以把它的运动近似处理为圆形轨道，即认为天体在做匀速圆周运动。

2．在研究匀速圆周运动时，为了描述其运动特征，我们引进了线速度v，角速度ω，周期T三个物理量。

3．根据环绕天体的运动状况，a心=4π2r/T2

4．应用天体运动的动力学方程──万有引力充当向心力，结合圆周运动向心加速度方程，即

（3）F引=G=F心=ma心=m

即：G=m ③

从上述动力学方程的表述中，可得到相应的天体质量表达形式：

M=4π2r3/GT2．

同理可得：M=v2r/G 或者M=ω2r3/G．

上述三种表达式分别对应在已知环绕天体的线速度v，角速度ω，周期T时求解中心天体质量的方法。

以上各式中M表示中心天体质量，m表示环绕天体质量，r表示两天体间距离，G表示引力常量。

5．从以上各式的推导过程可知，利用此法只能求出中心天体的质量，而不能求环绕天体的质量，因为环绕天体的质量同时出现在方程的两边，已被约掉。

师生互动：

从上面的学习可知，在应用万有引力定律求解天体质量时，只能求解中心天体的质量，而不能求解环绕天体的质量。而在求解中心天体质量的三种表达式中，最常用的是已知周期求质量的方程。因为环绕天体运动的周期比较容易测量。

教师活动：投影例题：某宇航员驾驶航天飞机到某一星球，他使航天飞机贴近该星球附近飞行一周，测出飞行时间为4．5?103s，则该星球的平均密度是多少？

学生活动：在练习本上分析计算，写出规范解答：

分析：航天飞机绕星球飞行，万有引力提供向心力，所以：

教师活动：投影学生求解过程，点评。

（三）发现未知天体

教师活动：请同学们阅读课文“发现未知天体”部分的内容，考虑以下问题［投影出示］：

教学设计

1．应用万有引力定律除可估算天体质量外，还可以在天文学上有何应用？

2．应用万有引力定律发现了哪些行星？

学生活动：阅读课文，从课文中找出相应的答案：

1．应用万有引力定律还可以用来发现未知的天体。

2．海王星、冥王星就是应用万有引力定律发现的。

教师活动：投影海王星照片与它的地貌照片

引导学生深入探究：

人们是怎样应用万有引力定律来发现未知天体的'？发表你的看法。

学生活动：讨论并发表见解。

人们在长期的观察中发现天王星的实际运动轨道与应用万有引力定律计算出的轨道总存在一定的偏差，所以怀疑在天王星周围还可能存在有行星，然后应用万有引力定律，结合对天王星的观测资料，便计算出了另一颗行星的轨道，进而在计算的位置观察新的行星。

教师点评：万有引力定律的发现，为天文学的发展起到了积极的作用，用它可以来计算天体的质量，同时还可以来发现未知天体．

三、课堂总结、点评

教师活动：

1．处理天体运动问题的关键是：万有引力提供做匀速圆周运动所需的向心力。

2．忽略地球自转,物体所受重力等于地球对物体的引力。

学生活动：认真总结概括本节内容，并把自己这节课的体会写下来、比较黑板上的小结和自己的小结，看谁的更好，好在什么地方。

教师要放开，让学生自己总结所学内容，允许内容的顺序不同，从而构建他们自己的知识框架。

【教学体会】

思维方法是解决问题的灵魂，是物理教学的根本；亲自实践参与知识的发现过程是培养学生能力的关键，离开了思维方法和实践活动，物理教学就成了无源之水、无本之木。学生素质的培养就成了镜中花，水中月。

一、教学目标：

1、了解万有引力定律在天文学上的重要应用。

2、会用万有引力定律计算天体的质量。

3、掌握综合运用万有引力定律和圆周运动学知识分析具体问题的基本方法。

二、教学重点：

万有引力定律和圆周运动知识在天体运动中的应用

三、教学难点：

天体运动向心力来源的.理解和分析

四、教学方法：

启发引导式

五、教学过程：

（一）引入新课

天体之间的作用力主要是万有引力，万有引力定律的发现对天文学的发展起到了巨大的推动作用，这节课我们要来学习万有引力在天文学上有哪些重要应用。

（二）进行新课

1、天体质量的计算

提出问题引导学生思考：在天文学上，天体的质量无法直接测量，能否利用万有引力定律和前面学过的知识找到计算天体质量的方法呢？

（1）基本思路：在研究天体的运动问题中，我们近似地把一个天体绕另一个天体的运动看作匀速圆周运动，万有引力提供天体作圆周运动的向心力。

万有引力定律在天文学上的应用。