2023年物理萬(wàn)有引力定律教案設(shè)計(jì)(四篇)

作為一位無(wú)私奉獻(xiàn)的人民教師，總歸要編寫教案，借助教案可以有效提升自己的教學(xué)能力。那么教案應(yīng)該怎么制定才合適呢？以下我給大家整理了一些優(yōu)質(zhì)的教案范文，希望對(duì)大家能夠有所幫助。

物理萬(wàn)有引力定律教案設(shè)計(jì)篇一

【教學(xué)目標(biāo)】 1． 知識(shí)與技能

（1）會(huì)計(jì)算天體的質(zhì)量.（2）會(huì)計(jì)算人造衛(wèi)星的環(huán)繞速度.（3）知道第二宇宙速度和第三宇宙速度.2． 過程與方法

（1）通過自主思考和討論與交流，認(rèn)識(shí)計(jì)算天體質(zhì)量的思路和方法

（2）預(yù)測(cè)未知天體是萬(wàn)有引力定律最輝煌的成就之一.引導(dǎo)學(xué)生讓學(xué)生經(jīng)歷科學(xué)探究的過程，體會(huì)科學(xué)探究需要極大的毅力和勇氣.（3）通過對(duì)海王星發(fā)現(xiàn)過程的了解，體會(huì)科學(xué)理論對(duì)未知世界探索的指導(dǎo)作用.（4）由牛頓曾設(shè)想的人造衛(wèi)星原理圖，結(jié)合萬(wàn)有引力定律和勻速圓周運(yùn)動(dòng)的知識(shí)推出第一宇宙速度.（5）從衛(wèi)星要擺脫地球或太陽(yáng)的引力而需要更大的發(fā)射速度出發(fā)，引出第二宇宙速度和第三宇宙速度.3． 情感、態(tài)度與價(jià)值觀

（1）體會(huì)和認(rèn)識(shí)發(fā)現(xiàn)萬(wàn)有引力定律的重要意義.（2）體會(huì)科學(xué)定律對(duì)人類探索未知世界的作用.【教材分析】

這節(jié)課通過對(duì)一些天體運(yùn)動(dòng)的實(shí)例分析，使學(xué)生了解：通常物體之間的萬(wàn)有引力很小，常常覺察不出來，但在天體運(yùn)動(dòng)中，由于天體的質(zhì)量很大，萬(wàn)有引力將起決定性作用，對(duì)天 體質(zhì)量的計(jì)算，對(duì)天文學(xué)的發(fā)展起了方大的推動(dòng)作用，其中一個(gè)重要的應(yīng)用就是計(jì)算天體的質(zhì)量.在講課時(shí)，應(yīng)用萬(wàn)有引力定律有三條思路要交待清楚。

1．從天體質(zhì)量的計(jì)算，是發(fā)現(xiàn)海王星的成功事例，注意對(duì)學(xué)生研究問題的方法教育，即提出問題，然后猜想與假設(shè)，接著制定計(jì)劃，應(yīng)按計(jì)劃計(jì)算出結(jié)果，最后將計(jì)算結(jié)果同實(shí)際結(jié)合對(duì)照....直到使問題得到解決.2．把天體（或衛(wèi)星）的運(yùn)動(dòng)看成是勻速圓周運(yùn)動(dòng)，即f引=f向，用于計(jì)算天體（中心體）的質(zhì)量，討論衛(wèi)星的速度、角速度、周期及半徑等問題。

3．在地面附近把萬(wàn)有引力看成物體的重力，即f引=mg.主要用于計(jì)算涉及重力加速 的問題。 【教學(xué)重點(diǎn)】

1． 人造衛(wèi)星、月球繞地球的運(yùn)動(dòng)；行星繞太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)的向心力是由萬(wàn)有引力提供的 2． 會(huì)用已知條件求中心天體的質(zhì)量 【教學(xué)難點(diǎn)】

根據(jù)已有條件求天體的質(zhì)量和人造衛(wèi)星的應(yīng)用.【教學(xué)過程及師生互動(dòng)分析】

自從卡文迪許測(cè)出了萬(wàn)有引力常量，萬(wàn)有引力定律就對(duì)天文學(xué)的發(fā)展起了很大的推動(dòng)作用，這節(jié)課我們來學(xué)習(xí)萬(wàn)有引力定律在天文學(xué)上的應(yīng)用.(一）天體質(zhì)量的計(jì)算

提出問題引導(dǎo)學(xué)生思考：在天文學(xué)上，天體的質(zhì)量無(wú)法直接測(cè)量，能否利用萬(wàn)有引定 律和前面學(xué)過的知識(shí)找到計(jì)算天體質(zhì)量的方法呢？

1．基本思路：在研究天體的運(yùn)動(dòng)問題中，我們近似地把一個(gè)天體繞另一個(gè)天體的運(yùn)動(dòng) 看作勻速圓周運(yùn)動(dòng)，萬(wàn)有引力提供天體作圓周運(yùn)動(dòng)的向心力.2．計(jì)算表達(dá)式：

例如：已知某一行星到太陽(yáng)的距離為r，公轉(zhuǎn)周期為t，太陽(yáng)質(zhì)量為多少？

分析：設(shè)太陽(yáng)質(zhì)量為m，行星質(zhì)量為m，由萬(wàn)有引力提供行星公轉(zhuǎn)的向心力得：，∴

提出問題引導(dǎo)學(xué)生思考：如何計(jì)算地球的質(zhì)量？學(xué)生討論后自己解決

分析：應(yīng)選定一顆繞地球轉(zhuǎn)動(dòng)的衛(wèi)星，測(cè)定衛(wèi)星的軌道半徑和周期，利用上式求出地球質(zhì)量。因此上式是用測(cè)定環(huán)繞天體的軌道半徑和周期方法測(cè)被環(huán)繞天體的質(zhì)量，不能測(cè)環(huán) 繞天體自身質(zhì)量.對(duì)于一個(gè)天體，m是一個(gè)定值.所以，繞太陽(yáng)做圓周運(yùn)動(dòng)的行星都有第三定律。

.即開普勒老師總結(jié)：應(yīng)用萬(wàn)有引力定律計(jì)算天體質(zhì)量的基本思路是：根據(jù)行星（或衛(wèi)星）運(yùn)動(dòng)的情況，求出行星（或衛(wèi)星）的向心力，而f向=f萬(wàn)有引力。根據(jù)這個(gè)關(guān)系列方程即可.（二）預(yù)測(cè)未知天體：利用教材和動(dòng)畫模型，講述自1781年天王星的發(fā)現(xiàn)后，人們發(fā)現(xiàn)天王星的實(shí)際軌道與由萬(wàn)有引力定律計(jì)算出的理論軌道存在較大的誤差，進(jìn)而提出猜想...然后收集證據(jù)提出問題的焦點(diǎn)所在---還有一顆未知的行星影響了天王星的運(yùn)行，最后亞當(dāng)斯和勒維烈爭(zhēng)得在計(jì)算出來的位置上發(fā)現(xiàn)了海王星.（此部分內(nèi)容，讓學(xué)生看教材看動(dòng)畫，然后學(xué)生暢所欲言，也可以讓學(xué)生課后找資料寫一個(gè)科普小論文，闡述一下科學(xué)的研究方法.三）人造衛(wèi)星和宇宙速度 人造衛(wèi)星：

問題一：1.有1kg的物體在北京的重力大還是在上海的重力大？

問題二：衛(wèi)星為什么不會(huì)掉下來呢？

問題三：

1、地球在作什么運(yùn)動(dòng)？人造地球衛(wèi)星在作什么運(yùn)動(dòng)？

通過展示圖片為學(xué)生建立清晰的圖景．

2、作勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力是誰(shuí)提供的？

回答：地球與衛(wèi)星間的萬(wàn)有引力即由牛頓第二定律得：

3、由以上可求出什么？

①衛(wèi)星繞地球的線速度：

②衛(wèi)星繞地球的周期：

③衛(wèi)星繞地球的角速度：

教師可帶領(lǐng)學(xué)生分析上面的公式得：

當(dāng)軌道半徑不變時(shí)，則衛(wèi)星的周期不變、衛(wèi)星的線速度不變、衛(wèi)星的角速度也不變．

當(dāng)衛(wèi)星的角速度不變時(shí)，則衛(wèi)星的軌道半徑不變． 宇宙速度：當(dāng)衛(wèi)星軌道最低—貼近地球表面運(yùn)動(dòng)的時(shí)候呢？

上式中將r替換r，即可得到第一宇宙速度.注意:讓學(xué)生親自計(jì)算一下第一宇宙速度的大小，并幫助學(xué)生分析出來，第一宇宙速度就是最大的運(yùn)行速度和最小的發(fā)射速度.引出第二宇宙速度和第三宇宙速度.指明應(yīng)用的狀況.【課堂例題及練習(xí)】

例1．木星的一個(gè)衛(wèi)星運(yùn)行一周需要時(shí)間1.5×104s，其軌道半徑為9.2×107m，求木星的質(zhì)量為多少千克？

解：木星對(duì)衛(wèi)星的萬(wàn)有引力提供衛(wèi)星公轉(zhuǎn)的向心力：，例2．地球繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)，軌道半徑為r，周期為t。月球繞地球運(yùn)行軌道半徑為r，周期為t，則太陽(yáng)與地球質(zhì)量之比為多少？

解：⑴地球繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)，太陽(yáng)對(duì)地球的引力提供向心力

則，得：

⑵月球繞地球公轉(zhuǎn)，地球?qū)υ虑虻囊μ峁┫蛐牧? 則 ,得：

⑶太陽(yáng)與地球的質(zhì)量之比

例3．一探空箭進(jìn)入繞太陽(yáng)的近乎圓形的軌道運(yùn)行，軌道半徑是地球繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)半徑的9倍，則探空火箭使太陽(yáng)公轉(zhuǎn)周期為多少年？

解：方法一：設(shè)火箭質(zhì)量為m1，軌道半徑r，太陽(yáng)質(zhì)量為m，地球質(zhì)量為m2，軌道半

徑為r.⑴火箭繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)，則

得：………………①

⑵地球繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)，則

得：………………②

∴ ∴火箭的公轉(zhuǎn)周期為27年.方法二：要題可直接采用開普勒第三定律求解，更為方便.【課后作業(yè)及練習(xí)】

1． 已知月球到地球的球心距離為r=4×10m,月亮繞地球運(yùn)行的周期為30天，求地球 的質(zhì)量.82．將一物體掛在一彈簧秤上，在地球表面某處伸長(zhǎng)30mm,而在月球表面某處伸長(zhǎng)5mm.如果在地球表面該處的重力加速度為9.84 m/s,那么月球表面測(cè)量處相應(yīng)的重力加速度為

a．1.64 m/s2

b．3.28 m/s2

c．4.92 m/s

d．6.56 m/s

 2

23．地球是一個(gè)不規(guī)則的橢球，它的極半徑為6357km，赤道半徑為6378km，物體在兩極所受的引力與在赤道所受的引力之比為

物理萬(wàn)有引力定律教案設(shè)計(jì)篇二

萬(wàn)有引力定律的應(yīng)用

【教育目標(biāo)】

一、知識(shí)目標(biāo)

1．了解萬(wàn)有引力定律的重要應(yīng)用。

2．會(huì)用萬(wàn)有引力定律計(jì)算天體的質(zhì)量。

3．掌握綜合運(yùn)用萬(wàn)有引力定律和圓周運(yùn)動(dòng)等知識(shí)分析具體問題的基本方法。

二、能力目標(biāo)

通過求解太陽(yáng)、地球的質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力。

三、

利用萬(wàn)有引力定律可以發(fā)現(xiàn)未知天體，讓學(xué)生懂得理論來源于實(shí)踐，反過來又可以指導(dǎo)實(shí)踐的辯證唯物主義觀點(diǎn)?！局攸c(diǎn)、難點(diǎn)】

一、教學(xué)重點(diǎn)

對(duì)天體運(yùn)動(dòng)的向心力是由萬(wàn)有引力提供的理解

二、教學(xué)難點(diǎn)

如何根據(jù)已有條件求中心天體的質(zhì)量 【教具準(zhǔn)備】

太陽(yáng)系行星運(yùn)動(dòng)的掛圖和flash動(dòng)畫、ppt課件等?！窘滩姆治觥?/p>

這節(jié)課通過對(duì)一些天體運(yùn)動(dòng)的實(shí)例分析，使學(xué)生了解：通常物體之間的萬(wàn)有引力很小，常常覺察不出來，但在天體運(yùn)動(dòng)中，由于天體的質(zhì)量很大，萬(wàn)有引力將起決定性作用，對(duì)天文學(xué)的發(fā)展起了很大的推動(dòng)作用，其中一個(gè)重要的應(yīng)用就是計(jì)算天體的質(zhì)量。

在講課時(shí)，應(yīng)用萬(wàn)有引力定律有兩條思路要交待清楚.

1.把天體（或衛(wèi)星）的運(yùn)動(dòng)看成是勻速圓周運(yùn)動(dòng)，即f引=f向，用于計(jì)算天體（中心體）的質(zhì)量，討論衛(wèi)星的速度、角速度、周期及半徑等問題.

2.在地面附近把萬(wàn)有引力看成物體的重力，即f引=mg.主要用于計(jì)算涉及重力加速度的問題。 這節(jié)內(nèi)容是這一章的重點(diǎn)，這是萬(wàn)有引力定律在實(shí)際中的具體應(yīng)用.主要知識(shí)點(diǎn)就是如何求中心體質(zhì)量及其他應(yīng)用，還是可發(fā)現(xiàn)未知天體的方法。【教學(xué)思路設(shè)計(jì)】

本節(jié)教學(xué)是本章的重點(diǎn)教學(xué)章節(jié)，用萬(wàn)有引力定律計(jì)算中心天體的質(zhì)量，發(fā)現(xiàn)未知天體顯示了該定律在天文研究上的重大意義。

本節(jié)內(nèi)容有兩大疑點(diǎn)：為什么行星運(yùn)動(dòng)的向心力等于恒星對(duì)它的萬(wàn)有引力？衛(wèi)星繞行星運(yùn)動(dòng)的向心力等于行星對(duì)它的萬(wàn)有引力？我的設(shè)計(jì)思想是，先由運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系理論推理出行星（衛(wèi)

1 星）做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力來源于恒星（行星）對(duì)它的萬(wàn)有引力，然后通過理論推導(dǎo)，讓學(xué)生自行應(yīng)用萬(wàn)有引力提供向心力這個(gè)特點(diǎn)來得到求中心天體的質(zhì)量和密度的方法，并知道在具體問題中主要考慮哪些物體間的萬(wàn)有引力；最后引導(dǎo)閱讀相關(guān)材料了解萬(wàn)有引力定律在天文學(xué)上的實(shí)際用途。

本節(jié)課我采用了“置疑－啟發(fā)—自主”式教學(xué)法。教學(xué)中運(yùn)用設(shè)問、提問、多媒體教學(xué)等綜合手段，體現(xiàn)教師在教學(xué)中的主導(dǎo)地位。同時(shí)根據(jù)本節(jié)教材的特點(diǎn)，采用學(xué)生課前預(yù)習(xí)、查閱資料、課堂提問；師生共同討論總結(jié)、數(shù)理推導(dǎo)、歸納概括等學(xué)習(xí)方法，為學(xué)生提供大量參與教學(xué)活動(dòng)的機(jī)會(huì)，積極思維，充分體現(xiàn)教學(xué)活動(dòng)中學(xué)生的主體地位。【教學(xué)過程設(shè)計(jì)】

一、溫故知新，引入新課

教師：

1、物體做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力公式是什么？

2、萬(wàn)有引力定律的內(nèi)容是什么，如何用公式表示？

3、萬(wàn)有引力和重力的關(guān)系是什么？重力加速度的決定式是什么？ 【引導(dǎo)學(xué)生觀看太陽(yáng)系行星運(yùn)動(dòng)掛圖和flash動(dòng)畫】 教師：根據(jù)前面我們所學(xué)習(xí)的知識(shí)，我們知道了所有物體之間都存在著相互作用的萬(wàn)有引力，而且這種萬(wàn)有引力在天體這類質(zhì)量很大的物體之間是非常巨大的。那么為什么這樣巨大的引力沒有把天體拉到一起呢？

【設(shè)疑過渡】

教師：由運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系來解釋：因?yàn)樘祗w都是運(yùn)動(dòng)的，比如恒星附近有一顆行星，它具有一定的速度，根據(jù)牛頓第一定律，如果不受外力，它將做勻速直線運(yùn)動(dòng)?，F(xiàn)在它受到恒星對(duì)它的萬(wàn)有引力，將偏離原來的運(yùn)動(dòng)方向。這樣，它既不能擺脫恒星的控制遠(yuǎn)離恒星，也不會(huì)被恒星吸引到一起，將圍繞恒星做圓周運(yùn)動(dòng)。此時(shí)，行星做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力由恒星對(duì)它的萬(wàn)有引力提供。

本節(jié)課我們就來學(xué)習(xí)萬(wàn)有引力在天文學(xué)上的應(yīng)用。

二、明確本節(jié)目標(biāo)

1．了解萬(wàn)有引力定律在天文學(xué)上的重要應(yīng)用。

2．會(huì)用萬(wàn)有引力定律計(jì)算天體的質(zhì)量。

3．掌握綜合運(yùn)用萬(wàn)有引力定律和圓周運(yùn)動(dòng)等知識(shí)分析具體問題的基本方法。

三、重點(diǎn)、難點(diǎn)的學(xué)習(xí)與目標(biāo)完成過程

1．理論思想的建立

教師：通過前面學(xué)過的知識(shí)和剛才的理論推測(cè)，我們研究天體運(yùn)動(dòng)的基本方法是什么？ 學(xué)生：（思考后回答）應(yīng)該抓住恒星對(duì)行星的萬(wàn)有引力做行星圓周運(yùn)動(dòng)的向心力這一根本點(diǎn)去進(jìn)行處理。

教師：（大屏幕投影動(dòng)畫，加深學(xué)生感性認(rèn)識(shí)和理解能力）

教師：能否用我們學(xué)過的圓周運(yùn)動(dòng)知識(shí)求出天體的質(zhì)量和密度呢？ 【自然過渡，進(jìn)入定量運(yùn)算過程】 2．天體質(zhì)量的計(jì)算

教師：如果我們知道了一個(gè)衛(wèi)星繞行星運(yùn)動(dòng)的周期，知道了衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的軌道半徑，能否求出行星的質(zhì)量呢？

學(xué)生：由物體做圓周運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)條件，列式可求。

教師：此時(shí)知道行星的圓周運(yùn)動(dòng)周期，其向心力公式用哪個(gè)好呢？

2 【引導(dǎo)學(xué)生自行推導(dǎo)，然后在大屏幕上演示推導(dǎo)過程】

設(shè)行星的質(zhì)量為m.根據(jù)萬(wàn)有引力提供行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的向心力，有：

mmf向=f萬(wàn)有引力=g2?m?2r

rmm2?即g2?m()2r

tr4?2r3m?

gt2教師：這個(gè)質(zhì)量表示的是做圓周運(yùn)動(dòng)的行星的質(zhì)量嗎？ 學(xué)生：是中心天體的質(zhì)量。

【討論】

1、要計(jì)算太陽(yáng)的質(zhì)量，你需要哪些數(shù)據(jù)？

2、要計(jì)算地球的質(zhì)量，你需要哪些數(shù)據(jù)？ 3．天體密度的計(jì)算

教師：能否用推導(dǎo)出中心天體的密度呢？ 【提示】想一想，天體的體積容易求解出來嗎？ 【教師在學(xué)生思考后利用大屏幕演示推導(dǎo)方法】

m4?2r3/gt23?r3???? 2343vgtr?r3教師：從實(shí)際情況來考慮，有什么更好的方法來進(jìn)行測(cè)量嗎？

學(xué)生：公式里的r和r如果能約掉，即讓衛(wèi)星繞行星貼著表面運(yùn)動(dòng)即可。

m4?2r3/gt23?r33?????? 23243vgtrgt?r3總結(jié)：方法是發(fā)射衛(wèi)星到該天體表面做近地運(yùn)轉(zhuǎn)，測(cè)出繞行周期

3．實(shí)例應(yīng)用：海王星、冥王星的發(fā)現(xiàn)

讓學(xué)生閱讀教材內(nèi)容，認(rèn)識(shí)萬(wàn)有引力定律在天文學(xué)上的實(shí)際應(yīng)用。

四、課堂練習(xí)

1、本節(jié)第二節(jié)介紹牛頓如何在開普勒第三定律的基礎(chǔ)上推導(dǎo)出萬(wàn)有引力的思路。通過本節(jié)的學(xué)習(xí)，請(qǐng)證明，所有行星繞太陽(yáng)運(yùn)轉(zhuǎn)其軌道半徑的立方和運(yùn)轉(zhuǎn)周期的平方的比值即r3/t2是一個(gè)常量。

2、密封艙在離月球表面112km的空中沿圓形軌道運(yùn)行，周期是120.5min，月球的半徑是1740km，根據(jù)這些數(shù)據(jù)計(jì)算月球的質(zhì)量和平均密度。

3、已知火星的半徑是地球的半徑的一半,火星的質(zhì)量是地球的質(zhì)量的1/10.如果在地球上質(zhì)量為60kg的人到火星上去,問: ⑴在火星表面上人的質(zhì)量多大?重量多少? ⑵火星表面的重力加速度多大?

3 ⑶設(shè)此人在地面上能跳起的高度為1.6m,則他在火星上能跳多高?⑷這個(gè)人在地面上能舉起質(zhì)量為60kg的物體, 他在火星上可舉起質(zhì)量多大的物體? 答案：

1、略

2、m=7.19×1022kg,ρ=3.26×103kg/m3

3、（1）質(zhì)量60kg, 重量240n；（2）4n/s;(3)4m;(4)150kg

五、小結(jié) 本節(jié)課我們學(xué)習(xí)了萬(wàn)有引力定律在天文學(xué)上的應(yīng)用，計(jì)算天體的質(zhì)量和密度的方法是f引 =

2m4?2r3/gt23?r33?4?2r3?????f向求得的結(jié)果m?，23243vgtrgtgt2?r3另外，根據(jù)天體質(zhì)量的計(jì)算結(jié)果討論

r

31、從理論上驗(yàn)證了開普勒經(jīng)驗(yàn)公式：2?k的正確性。

t

2、如果知道中心天體的質(zhì)量m，也可以預(yù)測(cè)繞其運(yùn)動(dòng)的行星或衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)情況。(3)星球表面加速度的計(jì)算對(duì)象：星球表面物體gmmmg =r2得：g =gmr2 【板書設(shè)計(jì)】 【素質(zhì)能力訓(xùn)練】

1、兩顆靠得很近的行星，必須各以一定的速度繞它們連線上某一點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，才不至于由于萬(wàn)有引力的作用而將它們吸引到一起。以知這兩顆行星的質(zhì)量分別為m

1、m2，相距為l,討論這兩顆行星運(yùn)動(dòng)的周期、運(yùn)動(dòng)半徑有什么關(guān)系？求出它們的轉(zhuǎn)動(dòng)周期。

2.已知下面的數(shù)據(jù)，可以求出地球質(zhì)量m的是（引力常數(shù)g是已知的） a.月球繞地球運(yùn)行的周期t1及月球到地球中心的距離r1 b.地球“同步衛(wèi)星”離地面的高度

c.地球繞太陽(yáng)運(yùn)行的周期t2及地球到太陽(yáng)中心的距離r2 d.人造地球衛(wèi)星在地面附近的運(yùn)行速度v和運(yùn)行周期t3

3、地球和月球的質(zhì)量之比為81∶1,半徑之比為4∶1，求： （1）地球和月球表面的重力加速度之比

（2）在地球上和月球上發(fā)射衛(wèi)星所需最小速度之比.4、用火箭把宇航員送到月球上，如果已知月球半徑，他用一個(gè)彈簧秤和一已知質(zhì)量的砝碼，能否測(cè)出月球的質(zhì)量？如何測(cè)定？

答案：1：兩顆行星靠得很近，它們繞連線上的某點(diǎn)作圓周運(yùn)動(dòng)，萬(wàn)有引力等于它們的向心力，它們的運(yùn)動(dòng)周期相等，則它們的質(zhì)量和半徑的乘積相同，即 m1r1 = m2r2 且 r1 + r2 = l t?2?l3所以g（m+m 12)

2、ad

3、（1）81∶16 2）9∶2 4、能，略

（

物理萬(wàn)有引力定律教案設(shè)計(jì)篇三

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萬(wàn)有引力定律

萬(wàn)有引力定律是牛頓在前人大量觀測(cè)和研究的基礎(chǔ)上總結(jié)概括出來的最偉大的定律之一。萬(wàn)有引力定律被發(fā)現(xiàn)的意義在于把地面上所了解的現(xiàn)象與宇宙中天體變化的規(guī)律統(tǒng)一了起來，直接向有神論進(jìn)行了沖擊；另一方面萬(wàn)有引力定律的發(fā)現(xiàn)摧毀了人類過去對(duì)宇宙的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)，為人類確立全新的宇宙觀打下了基礎(chǔ)。這就是說萬(wàn)有引力定律的發(fā)現(xiàn)不僅具有學(xué)術(shù)上的意義，對(duì)人類物質(zhì)觀、宇宙觀的發(fā)展和進(jìn)步都起到了極其重要的作用。

一、歷史的回顧： 古代從農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)和航海的實(shí)際需要出發(fā)，很早就開始了對(duì)天體運(yùn)動(dòng)的研究。“天文學(xué)”可稱作是發(fā)展最早的自然科學(xué)之一。在幾千年的發(fā)展過程中“地心說”和“日心說”進(jìn)行了長(zhǎng)期的斗爭(zhēng)。

1、公元二世紀(jì)以希臘天文學(xué)家托勒玫為代表的地心說認(rèn)為：地球是宇宙的中心，宇宙萬(wàn)物都是上帝創(chuàng)造。宇宙中的一切天體都圍著地球旋轉(zhuǎn)。這個(gè)學(xué)說在教會(huì)支持下，延續(xù)一千余年?，F(xiàn)在看來這個(gè)學(xué)說是錯(cuò)誤的，但地心說的出現(xiàn)仍舊促使了世界航海事業(yè)的發(fā)展，對(duì)提高發(fā)展生產(chǎn)力起到了積極作用。

2、十六世紀(jì)波蘭天文學(xué)家哥白尼，經(jīng)過四十年的觀測(cè)和研究，在古代日心說的啟發(fā)下重新提出了新的日心說：太陽(yáng)是宇宙的中心，地球和其它行星一樣都繞太陽(yáng)旋轉(zhuǎn)。這個(gè)學(xué)說很容易解釋許多天文現(xiàn)象。這種學(xué)說雖然受到教會(huì)的反對(duì)和迫害，但在伽利略、布魯諾為代表的一些人支持下仍被人們逐漸接受。

3、丹麥天文學(xué)家第谷經(jīng)過二十余年長(zhǎng)期對(duì)行星的觀測(cè)和精確測(cè)量，又經(jīng)他的助手開普勒用二十年時(shí)間的統(tǒng)計(jì)分析概括進(jìn)一步完善了“日心說”。開普勒于十七世紀(jì)發(fā)表著名的開普勒三定律。開普勒第一定律：所有的行星分別在大小不同的橢圓軌道上圍繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)，太陽(yáng)是在這些橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上。開普勒第二定律：對(duì)每個(gè)行星來說，太陽(yáng)和行星的連線在相等的時(shí)間內(nèi)掃過相等的面積。開普勒第三定律：所有行星的橢圓軌道的長(zhǎng)半軸的三次方跟公轉(zhuǎn)周期的平方的比值都相等。

二、牛頓對(duì)行星運(yùn)動(dòng)的解釋：

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應(yīng)注意：

（1）公式中g(shù)稱作萬(wàn)有引力恒量，經(jīng)測(cè)定g?6.67?10?11n·m2/kg2。

（2）公式中的r為質(zhì)點(diǎn)間的距離。對(duì)于質(zhì)量分布均勻的球體，可把它看做是質(zhì)量集中在球心的一個(gè)點(diǎn)上。（3）從g?6.67?10?11n·m2/kg2可以看出，萬(wàn)有引力是非常小的，平時(shí)很難覺察，所以它的發(fā)現(xiàn)經(jīng)歷了對(duì)天體（質(zhì)量特別大）運(yùn)動(dòng)的研究過程。

四、萬(wàn)有引力恒量的測(cè)定： 自牛頓發(fā)表萬(wàn)有引力定律以來，人們?cè)噲D在實(shí)驗(yàn)中測(cè)出引力的大小，其目的在于給“萬(wàn)有引力定律”進(jìn)行鑒別和檢驗(yàn)。因?yàn)闆]有被實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的理論總是空洞的理論，更無(wú)實(shí)際意義。英國(guó)物理學(xué)家卡文迪許承擔(dān)了這樣一項(xiàng)科學(xué)難題，他發(fā)揮了精湛的實(shí)驗(yàn)才能，取得了極其精確的結(jié)果。實(shí)驗(yàn)裝置是用的扭秤（如右圖所示），秤桿長(zhǎng)2.4m，兩端各置一個(gè)鉛質(zhì)球，再用另外兩個(gè)球靠近，研究它們的引力規(guī)律。

實(shí)驗(yàn)原理是用力矩平衡的道理。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果：首先驗(yàn)證了萬(wàn)有引力的正確性。另外測(cè)定了萬(wàn)有引力恒量為：

g?6.75?10?11

n·m/kg

22 目前萬(wàn)有引力恒量的公認(rèn)值為：

g?6.6720?10?11n·m/kg

22 小結(jié)：

1、萬(wàn)有引力定律的發(fā)現(xiàn)，絕不是牛頓一人的成果。它是人類長(zhǎng)期研究奮斗的結(jié)果，甚至有人獻(xiàn)出了寶貴的生命。

2、萬(wàn)有引力定律的確立，并不是在1687年牛頓發(fā)表之時(shí)，而應(yīng)是1798年卡文迪許完成實(shí)驗(yàn)之時(shí)。

3、萬(wàn)有引力定律的公式：f?gm1m2r2 只適用于質(zhì)點(diǎn)間的相互作用。這里的“質(zhì)點(diǎn)”要求是質(zhì)量分布均勻的球體，或是物體間的距離r遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于物體的大小d(r??d)，這兩種情況。

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物理萬(wàn)有引力定律教案設(shè)計(jì)篇四

高二物理萬(wàn)有引力定律教案

【摘要】查字典物理網(wǎng)小編編輯整理了高二物理教案：萬(wàn)有引力定律，供廣大同學(xué)們?cè)谑罴倨陂g，復(fù)習(xí)本門課程，希望能幫助同學(xué)們加深記憶，鞏固學(xué)過的知識(shí)!

教學(xué)

知識(shí)與技能

1.了解萬(wàn)有引力定律得出的思路和過程，知道地球上的重物下落與天體運(yùn)動(dòng)的統(tǒng)一性。

2.知道萬(wàn)有引力是一種存在于所有物體之間的吸引力，知道萬(wàn)有引力定律的適用范圍。

3.會(huì)用萬(wàn)有引力定律解決簡(jiǎn)單的引力計(jì)算問題，知道萬(wàn)有引力定律公式中r的物理意義，了解引力常量g的測(cè)定在科學(xué)歷史上的重大意義。

4.了解萬(wàn)有引力定律發(fā)現(xiàn)的意義。

過程與方法

1.通過演繹牛頓當(dāng)年發(fā)現(xiàn)萬(wàn)有引力定律的過程，體會(huì)在科學(xué)規(guī)律發(fā)現(xiàn)過程中猜想與求證 的重要性。

2.體會(huì)推導(dǎo)過程中的數(shù)量關(guān)系.

情感、態(tài)度與價(jià)值觀

1.感受自然界任何物體間引力的關(guān)系，從而體會(huì)大自然的奧秘.

2.通過演繹牛頓當(dāng)年發(fā)現(xiàn)萬(wàn)有引力定律的過程和卡文迪許測(cè)定萬(wàn)有引力常量的實(shí)驗(yàn)，讓

學(xué)生體會(huì)科學(xué)家們勇于探索、永不知足的精神和發(fā)現(xiàn)真理的曲折與艱辛。

教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)

1.萬(wàn)有引力定律的推導(dǎo)過程，既是本節(jié)課的重點(diǎn)，又是學(xué)生理解的難點(diǎn)。

2.由于一般物體間的萬(wàn)有引力極小，學(xué)生對(duì)此缺乏感性認(rèn)識(shí)。

教學(xué)方法

探究、講授、討論、練習(xí)

教 學(xué) 活 動(dòng)

(一)引入新課

復(fù)習(xí)回顧上節(jié)課的內(nèi)容

如果行星的運(yùn)動(dòng)軌道是圓，則行星將作勻速圓周運(yùn)動(dòng)。根據(jù)勻速圓周運(yùn)動(dòng)的條件可知，行星必然要受到一個(gè)引力。牛頓認(rèn)為這是太陽(yáng)對(duì)行星的引力，那么，太陽(yáng)對(duì)行星的引力f提供行星作勻速圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力。

學(xué)生活動(dòng)： 推導(dǎo)得

將v=2r/t代入上式得

利用開普勒第三定律 代入上式

得到：

師生

總結(jié)

教師：牛頓根據(jù)其第三定律：太陽(yáng)吸引行星的力與行星吸引太陽(yáng)的力是同性質(zhì)的作用力，且大小相等。于是提出大膽的設(shè)想：既然這個(gè)引力與行星的質(zhì)量成正比，也應(yīng)跟太陽(yáng)的質(zhì)量m成正比。即：f

寫成等式就是f=g(其中g(shù)為比例常數(shù))

(二)進(jìn)行新課

教師：牛頓得到這個(gè)規(guī)律以后是不是就停止思考了呢?假如你是牛頓，你又會(huì)想到什么呢? 學(xué)生回答基礎(chǔ)上教師總結(jié)：

猜想一：既然行星與太陽(yáng)之間的力遵從這個(gè)規(guī)律，那么其他天體之間的力是否也遵從這個(gè)規(guī)律呢?(比如說月球與地球之間)

師生： 因?yàn)槠渌祗w的運(yùn)動(dòng)規(guī)律與之類似,根據(jù)前面的推導(dǎo)所以月球與地球之間的力，其他行星的衛(wèi)星和該行星之間的力，都滿足上面的規(guī)律,而且都是同一種性質(zhì)的力。

教師：但是牛頓的思考還是沒有停止。假如你是牛頓，你又會(huì)想到什么呢?

學(xué)生回答基礎(chǔ)上教師總結(jié)：

猜想二：地球與月球之間的力，和地球與其周圍物體之間的力是否遵從相同的規(guī)律?

教師：地球?qū)υ虑虻囊μ峁┫蛐牧Γ磃= =ma

地球?qū)ζ渲車矬w的力，就是物體受到的重力，即f=mg 從以上推導(dǎo)可知：地球?qū)υ虑虻囊ψ駨囊陨弦?guī)律，即f=g

那么，地球?qū)ζ渲車矬w的力是否也滿足以上規(guī)律呢?即f=g

此等式是否成立呢?

已知：地球半徑r=6.37106m , 月球繞地球的軌道半徑r=3.8108 m ，月球繞地球的公轉(zhuǎn)周期t=27.3天, 重力加速度g=9.8

(以上數(shù)據(jù)在當(dāng)時(shí)都已經(jīng)能夠精確測(cè)量)

提問：同學(xué)們能否通過提供的數(shù)據(jù)驗(yàn)證關(guān)系式f=g 是否成立?

學(xué)生回答基礎(chǔ)上教師總結(jié)：

假設(shè)此關(guān)系式成立，即f=g

可得： =ma=g f=mg=g

兩式相比得： a/g=r2 / r2

但此等式是在以上假設(shè)成立的基礎(chǔ)上得到的，反過來若能通過其他途徑證明此等式成立，也就證明了前面的假設(shè)是成立的。代人數(shù)據(jù)計(jì)算：

a/g1/3600

r2 / r21/3600

即a/g=r2 / r2 成立，從而證明以上假設(shè)是成立的，說明地球與其周圍物體之間的力也遵從相同的規(guī)律，即f=g

這就是牛頓當(dāng)年所做的著名的月-地檢驗(yàn)，結(jié)果證明他的猜想是正確的。從而驗(yàn)證了地面上的重力與地球吸引月球、太陽(yáng)吸引行星的力是同一性質(zhì)的力，遵守同樣的規(guī)律。

教師：不過牛頓的思考還是沒有停止，假如你是牛頓，此時(shí)你又會(huì)想到什么呢? 學(xué)生回答基礎(chǔ)上教師總結(jié)：

猜想三：自然界中任何兩個(gè)物體間的作用力是否都遵從相同的規(guī)律?

牛頓在研究了這許多不同物體間的作用力都遵循上述引力規(guī)律之后。于是他大膽地把這一規(guī)律推廣到自然界中任意兩個(gè)物體間，于1687年正式發(fā)表了具有劃時(shí)代意義的萬(wàn)有引力定律。

萬(wàn)有引力定律

①內(nèi)容

自然界中任何兩個(gè)物體都是相互吸引的，引力的大小跟這兩個(gè)物體的質(zhì)量的乘積成正比，跟它們的距離的二次方成反比。

②公式

如果用m1和m2表示兩個(gè)物體的質(zhì)量，用r表示它們的距離，那么萬(wàn)有引力定律可以用下面的公式來表示(其中g(shù)為引力常量)

說明：1.g為引力常量，在si制中，g=6.6710-11nm2/kg2.2.萬(wàn)有引力定律中的物體是指質(zhì)點(diǎn)而言，不能隨意應(yīng)用于一般物體。

a.對(duì)于相距很遠(yuǎn)因而可以看作質(zhì)點(diǎn)的物體，公式中的r 就是指兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)間的距離;

b.對(duì)均勻的球體，可以看成是質(zhì)量集中于球心上的質(zhì)點(diǎn)，這是一種等效的簡(jiǎn)化處理方法。

教師：牛頓雖然得到了萬(wàn)有引力定律，但并沒有很大的實(shí)際應(yīng)用，因?yàn)楫?dāng)時(shí)他沒有辦法測(cè)定引力常量g的數(shù)值。直到一百多年后英國(guó)的另一位物理學(xué)家卡文迪許才用實(shí)驗(yàn)測(cè)定了g的數(shù)值。

利用多媒體演示說明卡文迪許的扭秤裝置及其原理。

扭秤的主要部分是這樣一個(gè)t字形輕而結(jié)實(shí)的框架，把這個(gè)t形架倒掛在一根石英絲下。若在t形架的兩端施加兩個(gè)大小相等、方向相反的力，石英絲就會(huì)扭轉(zhuǎn)一個(gè)角度。力越大，扭轉(zhuǎn)的角度也越大。反過來，如果測(cè)出t形架轉(zhuǎn)過的角度，也就可以測(cè)出t形架兩端所受力的大小?，F(xiàn)在在t形架的兩端各固定一個(gè)小球，再在每個(gè)小球的附近各放一個(gè)大球，大小兩個(gè)球間的距離是可以較容易測(cè)定的。根據(jù)萬(wàn)有引力定律，大球會(huì)對(duì)小球產(chǎn)生引力，t形架會(huì)隨之扭轉(zhuǎn)，只要測(cè)出其扭轉(zhuǎn)的角度，就可以測(cè)出引力的大小。當(dāng)然由于引力很小，這個(gè)扭轉(zhuǎn)的角度會(huì)很小。怎樣才能把這個(gè)角度測(cè)出來呢?卡文迪許在t形架上裝了一面小鏡子，用一束光射向鏡子，經(jīng)鏡子反射后的光射向遠(yuǎn)處的刻度尺，當(dāng)鏡子與t形架一起發(fā)生一個(gè)很小的轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，刻度尺上的光斑會(huì)發(fā)生較大的移動(dòng)。這樣，就起到一個(gè)化小為大的效果，通過測(cè)定光斑的移動(dòng)，測(cè)定了t形架在放置大球前后扭轉(zhuǎn)的角度，從而測(cè)定了此時(shí)大球?qū)π∏虻囊Α？ㄎ牡显S用此扭秤驗(yàn)證了牛頓萬(wàn)有引力定律，并測(cè)定出萬(wàn)有引力恒量g的數(shù)值。這個(gè)數(shù)值與近代用更加科學(xué)的方法測(cè)定的數(shù)值是非常接近的。

卡文迪許測(cè)定的g值為6.75410-11 nm2/kg2，現(xiàn)在公認(rèn)的g值為6.6710-11 nm2/kg2。由于萬(wàn)有引力恒量的數(shù)值非常小，所以一般質(zhì)量的物體之間的萬(wàn)有引力是很小的，我們可以估算一下，兩個(gè)質(zhì)量50kg的同學(xué)相距0.5m時(shí)之間的萬(wàn)有引力有多大(可由學(xué)生回答：約6.6710-7n)，這么小的力我們是根本感覺不到的。只有質(zhì)量很大的物體對(duì)一般物體的引力我們才能感覺到，如地球?qū)ξ覀兊囊Υ笾戮褪俏覀兊闹亓?，月球?qū)Ｑ蟮囊?dǎo)致了潮汐現(xiàn)象。而天體之間的引力由于星球的質(zhì)量很大，又是非常驚人的：如太陽(yáng)對(duì)地球的引力達(dá)3.561022n。

教師：萬(wàn)有引力定律建立的重要意義

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