万有引力定律.doc

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1、§3-1万有引力定律一、教学目标：1、知识与技能：²学生通过学习知道什么是“地心说”和“日心说”，知道开普勒对行星运动的描述²理解万有引力定律的含义并会推导万有引力定律的普遍适用性2、过程与方法：通过对万有引力定律发现过程的学习，体会到科学研究的长期性、连续性和艰巨性；培养科学的推理能力3、情感、态度与价值观：了解认识事物本质的思维方法、激发热爱科学、探索真理的求知热情二、重点：“日心说”的建立过程，行星运动规律、万有引力定律的推导及定律的内容和表达式难点：开普勒三大定律、万有引力定律三、教学方法：分析推理、例证、

2、归纳总结四、教学用具：计算机课件环节方式教学内容引入讲小时候我们是否有对着天空想：为什么天上的星星会一闪一闪的？它们会不会运动呢？为什么不会掉下来？浩瀚的宇宙中有着无数大小不一、形态各异的天体。这些天体所组成的宇宙始终是人们渴望了解又不断探索的领域。人类对天体运动的认识经历了漫长的发展过程下面我们先来看看有关天体研究的发展史：一、地心说与日心说讲介绍地心说与日心说的内容和代表人物：托勒密、哥白尼，开普勒的生平（见资料），让学生感受科学家们探索真理的曲折之路，学习他们对科学研究的一丝不苟，孜孜以求的精神，启发学生对待

3、学习也应该脚踏实地、认认真真，不放过一点疑问，要有热爱科学、探索真理的热情和坚强的品质。二、（一）开普勒第一定律（轨道定律）：所有的行星分别在大小不同的椭圆轨道上围绕太阳运动，太阳是在这些椭圆的一个焦点上。开普勒行星运动的规律由于行星的椭圆轨道都很接近圆，例如地球绕太阳转的半长轴为1.4950108km，半短轴为1.4948108km，所以中学阶段分析时将地球的椭圆轨道作为圆来处理，计算时也可以认为行星做匀速圆周运动。这是一种理想化方法，突出主要因素忽略次要因素。（二）开普勒第二定律（面积定律）：太阳和行星的连线在

4、相等的时间内扫过相等的面积。从中不难发现行生在绕太阳运动时，在各点的速率大小是不相同的，远日点时的速率最小；近日点时的速率最大。（三）开普勒第三定律（周期定律）：所有行星的椭圆轨道的半长轴的三次方与公转周期的二次方的比值都相等。也即半长轴的三次方与公转周期的二次方成正比。公式为或三、定律的发现开普勒定律是描述天体运动的基本规律，回答了行星怎样运动的问题，但并没有说明行星为什么这样运动，为此科学家们提出种种猜想。介绍几种解释行星运动的代表学说，牛顿发现万有引力定律的过程（见资料）四、万有引力定律1、内容：宇宙间任意两

5、个有质量的物体间都存在相互吸引力，其大小与两物体的质量乘积成正比，与它们间距离的平方成反比。2、公式：。3、引力常量意义：在数值上等于两个质量都是1kg的物体相距1m时的相互作用力。这一常数是万有引力定律总结出来后一百多年才由英国物理学家卡文迪许花了五十年时间，利用扭秤装置巧妙地测出的。利用引力常量的数值，可以算出地球的质量，因此卡文迪许被誉为“能称出地球质量的人”.介绍卡文迪许的扭称实验（动画演示）由于这个数值很小，通常情况下地面上物体之间的万有引力是非常小的，只有在巨大的天体间或天体与物体间，它的存在才有实际意

6、义。4、说明：（1）两个物体间有万有引力存在与物体所在空间及其他物体存在无关（2）两个物体间的万有引力是一对作用力与反作用力5、适用条件：①万有引力只适用于质点间引力大小的计算，当两物体间的距离远远大于每个物体的尺寸时，物体可看成质点，直接使用万有引力计算。②当两物体是质量分布均匀的球体时，它们间的引力也可由公式直接计算，但式中的r是两球心间的距离。③当研究物体不能看成质点时，可把物体假想分割成无数个质点，求出一个物体上每个质点与另一物体上每一个质点的万有引力然后求合力。五、万有引力与重力的关系重力是由万有引力产生

7、的，由于地球自转，地球表面上的物体随着地球自转时需要向心力，重力实际是万有引力的一个分力。随着纬度增大重力（重力加速度）也在增大，但增大的量不多，所以通常情况下我们可以认为重力和万有引力相等，即，用来计算星体表面的重力加速度的大小。1、地球表面重力加速度：①若不考虑地球自转的影响，认为地球是球体，则有mg=,得g=，各处的重力加速度相等②若考虑自转影响，重力mg只是万有引力的一个分力，从赤道到两极，重力，因此g值也，故赤道g值最，两极最③若自转速度加快，则赤道上的物体受到的向心力变，重力变，当满足条件时，此时物体无

8、重力，会在地面上飘起来，这时地球自转角速度达到2、地球不同高度处g值的变化关系不考虑自转，由公式，得g=，可见离地高度越高，g值越在地球表面上重力加速度g0=例：在离地高为地球半径两倍的高度处重力加速度是地表上的几倍？注意，一般高度影响g值不大，因为h比起R远远小，例如考虑飞机飞行时的g，近似等于地表的g=9.8m/s2。但研究卫星问题的时候就不能忽略了。3