《万有引力定律》教案1

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1、《万有引力定律》教案一、教学目标（一）知识与技能1、了解牛顿发现万有引力定律的两次重大突破及其思考与检验。2、了解月球绕地球公转及其对立情形、地球表面附近物体各种运动情形，赤道上物体随地球自转而做匀速圆周运动及其两个极限情形。3、知道引力常量的数值及其意义。（二）过程与方法追寻牛顿得出万有引力定律的科学探究过程，了解物理学的研究方法，认识科学探究中思考与灵感、合作与交流、理论与实验的意义和作用。（三）情感态度与价值观领略地面上的力学和天上的力学的和谐统一，蕴涵其中的规律之简洁性和普适性，发展对科学的好奇心与求知欲，乐于探究自然界的奥秘，体验探索自然规律

2、的艰辛与喜悦。二、教学重点牛顿发现万有引力定律的两次重大突破。三、教学难点领悟物体间的万有引力缺乏感性认识，又无法进行演示实验。四、课时安排1课时五、教学准备多媒体课件、粉笔、图片。六、教学过程新课导入：呈现、略做讲解、对话：宇宙中的太阳系（图片）。行星绕太阳公转，如地球绕太阳公转；行星自转，如地球在自转。卫星绕行星公转，如月球绕地球公转；卫星自转，如月球在自转。提问：1、若把地球绕太阳的运动简化为圆周运动，那么地球绕太阳的运动可进一步简化为什么运动吗？为什么？2、地球绕太阳做匀速圆周运动需要力吗？为什么？需要的向心力由什么力提供呢？新课讲解：一、认识

3、万有引力质疑、提问：在地月系中，月球在绕地球公转，若把月球绕地球的公转视为匀速圆周运动，那么，月球绕地球做匀速圆周运动需要力吗？为什么？需要的向心力由什么力提供呢？呈现、演示、提问、指导：月球绕地球公转的模拟（动画），列式表达需要的向心力和提供的向心力供需相等。质疑、引导、对话：假设月球停止绕地球公转，月球做什么运动？为什么？演示、讲解：月球停止绕地球公转后的运动模拟（动画）。质疑、引导、对话：假设月球绕地球公转的线速度减小，月球做什么运动？为什么？演示、讲解：月球绕地球公转的线速度减小后的运动模拟（动画）。质疑：在前面曲线运动的学习中知道，地球表面附

4、近苹果从静止开始下落做自由落体运动，以水平方向的初速度抛出后做平抛运动。请同学们进一步思考：平抛运动的落地时间由哪些物理量决定？空中飞行的水平距离由哪些物理量决定？当初速度足够大时，苹果还能落到地球上吗？这时苹果做什么运动？演示、提问、对话：苹果在地球表面附近的上述几个运动（动画）。苹果为什么要落回地面？苹果为什么可以绕地球运动？提问：地球对苹果有引力，地球对月球有引力，它们是同一种力吗？它们与太阳对地球的引力是同一种力吗？我们能验证吗？呈现、讲解、指导：牛顿在乡间的苹果树下沉思2（图片、文本）。牛顿在1687年推导出太阳与行星间的引力公式后，也深入探

5、索了这个问题，并解决这个问题。请同学们阅读教科书内容。牛顿是如何验证他和我们的想法的？提问、提示、指导：月球绕太阳的公转周期是多少（27.3d）？月球绕地球的匀速圆周运动轨道半径是多少(3.85×108m)？如何求出月球到地球运动的向心加速度？这个向心加速度可以看作月球所在处的重力加速度吗？它是地球表面附近的重力加速度的几分之几？月球到地球的距离和地表附近到地球的距离（6.37×106m）的多少倍？这个结论与根据公式和牛顿第二定律计算结果是一致的吗？这些说明了什么？同学们想象一下如果没有地球引力的话，我们的周围会是一幅什么景象？二、地球与地面物体和月球

6、的引力检验引导、提问、对话：既然行星与太阳之间、地球与月球之间，以及地球与地面物体之间具有“与两个物体的质量成正比，与它们之间距离的二次方成反比”的吸引力，那么这种吸引力产生的原因是什么？任意两个物体之间都有这样的力吗？例如同桌的你和他之间有这种引力吗？但我们并没有觉察到哇？！讲解：牛顿也认为宇宙中一切物体间都有这种引力，于是这种引力称为万有引力，公式称为万有引力定律，是科学史上最伟大的定律之一，1687年发表在牛顿的传世之作《自然哲学的数学原理》中。下面我们来大略的了解一下1687年牛顿第三次研究引力的工作。呈现、略做讲解：牛顿在1687年（文本）。

7、1673年惠更斯提出了计算“向心力”公式，哈雷等人先后从开普勒第三定律推导出了平方反比定律。在哈雷、胡克等人的一次聚会中，他们提出了一个逆向问题：在与距离平方反比力的作用下物体的运动轨迹形状是什么？1684年8月哈雷专程去剑桥大学访问了牛顿，向牛顿征询平方反比定律的轨迹问题，对此牛顿立刻回答轨迹是椭圆，但怕出错没有给哈雷看计算过程。不过，牛顿还是按哈雷的要求重新作了计算，并将证明寄给了哈雷。在这篇9页长的论文《论运动》中，讨论了在中心吸引力的作用下物体运动轨迹的理论，由此导出了开普勒的三个定律。但是在此文中，牛顿还有两个关键问题没有解决，一个是仍然把维

8、持物体保持原来运动状态的惯性当作固有力（对应强迫力）；仍称引力为重力，没有认识到引力的普遍性。