萬有引力定律教案2篇

【教材分析】

萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)過程猶如一部壯麗的科學史詩，它歌頌了前輩科學家的科學精神，也展現(xiàn)了科學發(fā)展過程中科學家們富有創(chuàng)造性而又嚴謹?shù)目茖W思維，是發(fā)展學生思維能力難得的好材料，本節(jié)課內(nèi)容充分利用這些材料發(fā)展學生的科學思維能力。教科書在尊重歷史事實的前提下，通過一些邏輯思維的鋪墊，讓學生以自己現(xiàn)有的知識基礎身于歷史的背景下，經(jīng)歷一次“發(fā)現(xiàn)”萬有引力的過程：

課件教案

從上述物理學史進程中，可以看出《萬有引力定律》這節(jié)內(nèi)容是對上兩節(jié)課教學內(nèi)容的進一步推演，并與之構(gòu)成本章的第一單元內(nèi)容。同時，本節(jié)內(nèi)容也是下節(jié)課教學內(nèi)容的基礎，是本章的教學重點，在高中物理中占有重要地位。

【學生分析】

從知識結(jié)構(gòu)來看，在學習萬有引力定律前，學生已經(jīng)對力、重力、向心力、太陽對行星的引力、加速度、重力加速度（即自由落體運動的加速度）、向心加速度等概念有了較好的理解，并且掌握自由落體運動和圓周運動等運動規(guī)律，能熟練運動牛頓運動定律解決動力學問題。已經(jīng)完全具備深入探究和學習萬有引力定律的起點能力。

從知識建構(gòu)的歷史進程來看，在上一節(jié)中學生經(jīng)歷了太陽與行星間引力的探究過程，從中向?qū)W生滲透了發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、猜想假設、推理論證等方法思想，依照學生的認知心理特點，同時根據(jù)上節(jié)課“說一說”中的問題，很容易在他們腦中形成這樣一個問題：太陽與行星間引力規(guī)律是否適用于我們與地球間的相互作用？從而為我們進一步演繹萬有引力定律“發(fā)現(xiàn)之旅”，確定了轉(zhuǎn)接點，也引入本節(jié)新課內(nèi)容。

然高一學生其思維方式容易停滯在知識接受層面，而忽視概念間、規(guī)律間的相互聯(lián)系，且很多學生不能建立明確的動態(tài)的物理圖像或物理情景，進而無法通過同化和順應，完成知識的建構(gòu)過程。因此，在教學過程中要注重從學生實際入手，依據(jù)學生認知規(guī)律，注重創(chuàng)設物理情景，創(chuàng)造和諧、民主、自由課堂氣氛，進行探究教學。

【教學目標】

一、知識與技能

1、了解萬有引力定律得出的思路和過程，知道重物下落和天體運動的統(tǒng)一性。

2、理解萬有引力定律的含義并會用萬有引力定律公式解決簡單的引力計算問題。

3、知道萬有引力定律公式的適用范圍。

4、理解萬有引力常量的意義及測定方法，了解卡文迪許實驗室。

二、過程與方法

1、在萬有引力定律建立過程的學習中，學習發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、猜想假設與推理論證等方法。

2、培養(yǎng)學生研究問題時，抓住主要矛盾，簡化問題，建立理想模型的處理問題的能力。

三、情感態(tài)度與價值觀

1、通過牛頓在前人的基礎上發(fā)現(xiàn)萬有引力定律的思考過程，說明科學研究的長期性，連續(xù)性及艱巨性，提高學生科學價值觀。

2、經(jīng)過萬有引力常量測定的學習，讓學生體會科學的方法論和物理常量數(shù)量級的重要性

【教學重點】

1、月-地檢驗的推到過程。

2、萬有引力定律的內(nèi)容及表達公式。

【教學難點】

1、對萬有引力定律的理解。

2、使學生能把地面上的物體所受重力與其他星球與地球之間存在的引力是同性質(zhì)的力聯(lián)系起來。

【教學設計思想】

在本節(jié)課教學，將讓學生繼續(xù)經(jīng)歷上節(jié)課的萬有引力定律“發(fā)現(xiàn)之旅”，為此使整個教學流程力圖體現(xiàn)如下規(guī)律發(fā)現(xiàn)過程:

通過這個假想──理論推導──實驗檢驗過程，讓學生在物理情景中主動的參與知識的構(gòu)建過程，體會這種充滿著大膽的設想、巧妙的驗證和從中體現(xiàn)著的科學探索的精神與方法。

【教學設計過程】

一、新課引入

教師活動

學生活動

通過上節(jié)的分析，我們已經(jīng)知道了我們太陽與行星間的引力規(guī)律，那么：

行星為什么能夠繞太陽運轉(zhuǎn)而不會飛離太陽？

行星與太陽間的引力與什么因素有關？

可以根據(jù)哪些已知規(guī)律推導出推出太陽與行星間的引力遵從的是什么樣的規(guī)律？

公式中的G是比例系數(shù)，F(xiàn)是太陽和行星之間的引力，正是太陽和行星之間的引力使得行星不能飛離太陽。那么大家想到過，又是什么力使得地面的物體不能離開地球，總要落回地面呢？

為了研究這個問題，下面我們繼續(xù)來體驗一下：牛頓發(fā)現(xiàn)萬有引力定律的思維過程。

（引導學生回答，教師及時糾正補充）

行星與太陽間的引力提供作為行星繞太陽近似圓周運動的向心力，從而使得行星不能飛離太陽。

行星與太陽間的引力F與太陽和行星之間的距離r，行星質(zhì)量m和太陽質(zhì)量M有關。

根據(jù)開普勒第一、第二定律和牛頓第三定律推出太陽與行星間的引力遵從的規(guī)律：。

『設計說明：通過上述回憶性問題，旨在讓學生回憶上節(jié)課內(nèi)容，回顧萬有引力定律“發(fā)現(xiàn)之旅”前半程，從而為下半程“之旅”奠定基礎，進而引出新課。』

二、教授新課

（一）進一步猜想

教師活動

學生活動

演示：將塑料制成且內(nèi)部空心的蘋果置于某位學生頭頂不遠處，靜止釋放。

誘思：

1．蘋果為什么只砸向這位同學，而不是砸向其他同學呢？

2．那么受到重力又是怎么產(chǎn)生的呢？

3．地球?qū)μO果的引力和太陽對行星的引力是否根本就是同一種力？若是這樣，物體離地面越遠，其受到地球的引力就應該越小，比如我們爬到高山上時，察覺到我們受到重力減小了？為什么？

4．這樣的高度比起天體之間的距離來說，簡直太小了。如果我們再往遠處設想，物體延伸到月球那么遠，物體將會怎么樣運動？

于是我們可以提出這樣的猜想：太陽對行星的引力，地球?qū)υ虑虻牧?，地球?qū)Φ孛嫔衔矬w的力，也許真是同一種力，遵循相同的規(guī)律？

（觀察蘋果的運動，啟發(fā)學生提出問題，并進行思考討論）

1．由于重力方向豎直向下，蘋果在其重力作用下，在這位同學頭頂正上方可認為做豎直向下的自由落體運動。

2．由于地球?qū)μO果的吸引力而產(chǎn)生的。

3．可能是同一種力。

沒有明顯減弱，可能因為還不夠遠。

4．可能這個物體會象月球那樣繞著地球運動。

『設計說明：通過蘋果自由下落的物理情景，喚醒學生腦中當年由蘋果落地而引起遐想進而發(fā)現(xiàn)萬有引力定律的故事情景，從而啟發(fā)學生設問，使牛頓的想法能夠激發(fā)學生的興趣與想像力?！?/p>

（二）月-地檢驗

教師活動

學生活動

假定上述猜想成立，月球和蘋果的地位相當，則地球?qū)υ虑虻牧εc地球?qū)μO果的力應該同樣遵從“平方反比”律，即，那么月球軌道上的物體受到的引力比他在地面附近受到的引力要小。

創(chuàng)設情景：

在牛頓時代，重力加速度g、月-地的距離r、月球的公轉(zhuǎn)周期T都能精確的測定，已知r=3．8108m，T=27．3天，g=9．8m/s2，月球軌道半徑即月-地的距離r為地球半徑R的60倍，那么：

①在月球軌道上的物體受到的引力F1是它在地面附近受到的引力F2的幾分之一？

②物體在月球軌道上的加速度a（月球公轉(zhuǎn)的向心加速度）是它在地面附近下落的加速度g重力加速度（重力加速度）的幾分之一？

可見：用數(shù)據(jù)說明上述設想的正確性，牛頓的設想經(jīng)受了事實的檢驗，地球?qū)υ虑虻牧?，地球?qū)Φ孛嫖矬w的力真是同一種力。至此，平方反比律已經(jīng)擴展到太陽與行星之間，地球與月球之間、地球?qū)Φ孛嫖矬w之間。

（通過創(chuàng)設情景中數(shù)據(jù)，讓學生進行定量計算）

①設物體的質(zhì)量為m在月球軌道上的物體受到的引力，物體在地面附近受到的，則有

②設質(zhì)量為m的物體在月球的軌道上運動的加速度（月球公轉(zhuǎn)的向心加速度）為a，則，，r=60R，得，代入數(shù)據(jù)解得

設計說明：通過創(chuàng)設情景，引導學生定量計算，用無可辯駁的事實證明猜想的正確性，增強學生的理性認識?！?/p>

（三）萬有引力定律

教師活動

學生活動

既然太陽與行星之間，地球與月球之間、地球?qū)Φ孛嫖矬w之間具有與兩個物體的質(zhì)量成正比，跟它們的距離的二次方成反比的引力。那么我們可以更大膽設想：是否任何兩個物體之間都存在這樣的力？很可能有，只是因為我們身邊的物體質(zhì)量比天體的質(zhì)量小得多，我們不易覺察罷了，于是我們可以把這一規(guī)律推廣到自然界中任意兩個物體間，即具有劃時代意義的萬有引力定律．

提出問題，閱讀教材：

1．什么是萬有引力？并舉出實例。

2．萬有引力定律怎樣反映物體之間相互作用的規(guī)律？其數(shù)學表達式如何？并注明每個符號的單位和物理意義。

3．萬有引力定律的適用條件是什么？

4．你認為萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)有何深遠意義？

對萬有引力定律的理解：

A、普遍性：萬有引力存在于任何兩個物體之間，只不過一般物體的質(zhì)量與星球相比太小了，他們之間的萬有引力也非常小，完全可以忽略不計。

B、相互性：兩個物體相互作用的引力是一對作用力與反作用力。

C、特殊性：兩個物體間的萬有引力和物體所在的空間及其他物體存在無關。

D、適用性：只適用于兩個質(zhì)點間的引力，當物體之間的距離遠大于物體本身時，物體可看成質(zhì)點；當兩物體是質(zhì)量分布均勻的球體時，它們間的引力也可直接用公式計算，但式中的r是指兩球心間的距離。

（提出問題，引導學生根據(jù)問題閱讀教材P70-71，教師引導總結(jié)）

1．萬有引力是普遍存在于宇宙中任何有質(zhì)量的物體之間的相互吸引力。日對地、地對月、地對地面上物體的引力都是其實例。

2．萬有引力定律的內(nèi)容是：宇宙間一切物體都是相互吸引的。兩物體間的引力大小，跟它們的質(zhì)量的乘積成下比，跟它們間的距離平方成反比．

式中各物理量的含義及單位：

F為兩個物體間的引力，單位：N．

m1、m2分別表示兩個物體的質(zhì)量，單位：kg

r為兩個物體間的距離，單位：m

G為萬有引力常量：G=6．6710-11Nm2/kg2，它在數(shù)值上等于質(zhì)量是1Kg的物體相距米時的相互作用力，

單位：Nm2/kg2．

3．只適用于兩個質(zhì)點間的引力，當物體之間的距離遠大于物體本身時，物體可看成質(zhì)點；當兩物體是質(zhì)量分布均勻的球體時，它們間的引力也可直接用公式計算，但式中的r是指兩球心間的距離。

4．萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)有著重要的物理意義：它對物理學、天文學的發(fā)展具有深遠的影響；它把地面上物體運動的規(guī)律和天體運動的規(guī)律統(tǒng)一起來；對科學文化發(fā)展起到了積極的推動作用，解放了人們的思想，給人們探索自然的奧秘建立了極大信心，人們有能力理解天地間的各種事物。

『設計說明：啟發(fā)學生更大膽的猜想，并在教師設問中，自主閱讀教材，做到有的放矢，最后引導學生討論總結(jié)回答問題，在增強學生的科學表達能力的同時，讓學生體會：物理學許多重大理論的發(fā)現(xiàn)，不是簡單的實驗總結(jié)，它需要直覺和想像力、大膽的猜想和假設，再引入合理的模型，深刻的洞察力、嚴謹?shù)臄?shù)學處理和邏輯思想，常常是一個充滿曲折和艱辛的過程?！?/p>

（四）萬有引力常量

教師活動

學生活動

牛頓發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律，卻沒有給出引力恒量的數(shù)值。由于一般物體間的引力非常小，用實驗測定極其困難。直到一百多年之后，才由英國的卡文迪許用精巧的扭秤測出。

動畫展示：（教材中沒有，補充給學生，如右圖）并介紹構(gòu)造、演示實驗過程，引導學生一起分析原理。

測引力（極?。┺D(zhuǎn)化為測引力矩，再轉(zhuǎn)化為測石英絲扭轉(zhuǎn)角度，最后轉(zhuǎn)化為光點在刻度尺上移動的距離（較大）。根據(jù)預先求出的石英絲扭轉(zhuǎn)力矩跟扭轉(zhuǎn)角度的關系，可以證明出扭轉(zhuǎn)力矩，進而求得引力，確定引力恒量的值G=6．75410-11Nm2/kg2。

根據(jù)上述資料結(jié)合教材，思考問題：

1．試比較卡文迪許測定引力常量的值G和現(xiàn)代引力常量G。并嘗試說明卡文迪許在測G值時巧妙在哪里？

2．引力常量的測定有何實際意義？

（觀察動畫，閱讀課本，思考問題，學生代表發(fā)表見解）

1．用扭秤的方法卡文迪許測定引力恒量比較精確。該實驗精巧之處：將不易觀察的微小變化量，轉(zhuǎn)化為容易觀察的顯著變化量，再根據(jù)顯著變化量與微小量的關系，算出微小變化量。

2．卡文迪許在測定引力恒量G，表明萬有引力定律適用于地面的任何兩個物體，用實驗方法進一步證明了萬有引力定律的普適性；同時使得包括計算星體質(zhì)量在內(nèi)的關于萬有引力定律的定量計算成為可能。

『設計說明：通過動畫展示和教師講解，在教師設問下，組織學生進行討論和分析，使學生體會到卡文迪許扭稱實驗精巧的方法，同時鍛煉學生的信息處理能力?！?/p>

（五）實踐探究

教師活動

學生活動

活動：

叫兩名學生上講臺做個游戲：兩人靠攏后離開三次以上。

設問：既然自然界中任何兩個物體間都有萬有引力，那么在日常生活中，我們各自之間或人與物體之間，為什么都對這種作用沒有任何感覺呢？

創(chuàng)設情景：

1．請估算這兩位同學，相距1m遠時它們間的萬有引力多大？（可設他們的質(zhì)量為50kg）

2．已知地球的質(zhì)量約為6．01024kg，地球半徑為6．4106m，請估算其中一位同學和地球之間的萬有引力又是多大？

3．已知地球表面的重力加速度，則其中這位同學所受重力是多少？并比較萬有引力和重力？

本題小結(jié)：由此可見通常物體間的萬有引力極小，一般不易感覺到。而物體與天體間的萬有引力（如人與地球）就不能忽略了。

活動：兩位同學靠攏后離開三次以上．

學生思考回答：萬有引力太小。

根據(jù)情景中數(shù)據(jù)，學生進行估算：

1．由萬有引力定律得：

代入數(shù)據(jù)得：F1=1．710-7N

2．由萬有引力定律得：

代入數(shù)據(jù)得：F2=493N

3．，比較結(jié)果萬有引力比重力大。原因是在地球表面上的物體所受萬有引力可分解為重力和自轉(zhuǎn)所需的向心力。

『設計說明：通過學生活動，使增加課堂的趣味性，調(diào)節(jié)氣氛，進而順利創(chuàng)設出一個物理情景，學生根據(jù)這個情景中的數(shù)據(jù)，進行估算和比較，從中鍛煉學生的估算能力，體會萬有引力常量數(shù)量級的重要性以及引力和重力差別。』

【課堂小結(jié)】

教師活動：

讓學生概括根據(jù)教師在黑板上預設各知識點框架（如下圖），用箭頭連接成知識網(wǎng)絡框架圖，從而總結(jié)本節(jié)的內(nèi)容。請一個同學到黑板上總結(jié)，其他同學在筆記本上總結(jié)，然后請同學評價黑板上的小結(jié)內(nèi)容。

學生活動：

認真總結(jié)概括本節(jié)內(nèi)容，完成知識網(wǎng)絡框架圖（如下圖），并把自己這節(jié)課的體會寫下來、比較黑板上的小結(jié)和自己的小結(jié)，進而進行生生互評。

學生體會：

發(fā)現(xiàn)萬有引力定律的思維過程：假想──理論推導──實驗檢驗

『設計說明：通過黑板或多媒體展示本節(jié)課知識，在教師引導下，在學生討論與互評中總結(jié)所學內(nèi)容，從而幫助他們構(gòu)建自己的知識框架，進而培養(yǎng)學生概括總結(jié)能力，以及交流、評估、協(xié)助的能力?！?/p>

本節(jié)知識網(wǎng)絡圖：

【布置作業(yè)】

課后完成P71“問題與練習”中的問題。

查找閱讀牛頓生平相關資料。

【教學設計后記】

本節(jié)課由于內(nèi)容限制，對牛頓發(fā)現(xiàn)過程通過創(chuàng)設情景、啟發(fā)學生思考，從而體會牛頓的偉大以及了解科學家分析問題，解決問題的方法和技巧。

為能夠吸引學生，引課時設計了一些學生習以為常的但又沒有細致思考過的問題。教學過程中以物理學史為主線，讓學生以科學家的角度分析、思考問題。力爭抓住這節(jié)課的有利時機，滲透“沒有絕對特殊的物體”這一引起物理學幾次革命性突破的辯證唯物主義觀點。培養(yǎng)學生的猜想、歸納、聯(lián)想、直覺思維能力

在本節(jié)課的教學中，應注意引導學生在太陽、行星之間作用力的基礎之上，由猜想、經(jīng)月－地檢測、再次猜想，由直覺得出萬有引力定律的過程，從而加深學生對萬有引力定律的理解。

同時要注意：

①應該向?qū)W生明確指出，萬有引力定律的適用條件是兩個質(zhì)點間的相互作用。但是我們還要指出兩個質(zhì)量分布均勻的球體間的萬有引力，也可用公式計算，如計算地球表面上的物體所受重力就屬于這類問題。

②教材考慮到引力常量在物理學上的重要意義，應該讓學生有所了解，特別是卡文迪許實驗，不只測量出了引力常量的數(shù)值，同時也是萬有引力定律的直接驗證，而且卡文迪許扭秤對理解以后有關的內(nèi)容也有幫助，教學中要讓學生理解實驗原理，體會實驗設計的巧妙之處。

附：課堂練習

1、關于半塊磚與整塊磚的重力加速度的關系，正確的說法是（）

A．由于半塊磚的質(zhì)量是整塊磚的一半，故半塊磚的重力加速度是整塊磚的2倍

B．由于半塊磚的重力是整塊磚的一半，故半塊磚的重力加速度是整塊磚的一半

C．同一地點的半塊磚與整塊磚的重力加速度相同，與其質(zhì)量、重力無關

D．無法確定二者間的關系

2、關于萬有引力常量G，以下說法正確的是（）

A．在國際單位制中，G的單位是N?m2/kg

B．在國際單位制中，G的數(shù)值等于兩個質(zhì)量各1kg的物體，相距1時的相互吸引力

C．在不同星球上，G的數(shù)值不一樣

D．在不同的單位制中，G的數(shù)值不一樣

答案：BD

3、要使兩物體間萬有引力減小到原來的1/4，可采用的方法是()

A．使兩物體的質(zhì)量各減少一半，距離保持不變

B．使兩物體間距離增至原來的2倍，質(zhì)量不變

C．使其中一個物體質(zhì)量減為原來的1/4，距離不變

D．使兩物體質(zhì)量及它們之間的距離都減為原來的1/4

答案：ABC

萬有引力定律教案二

【教材分析】

物理學的發(fā)端始于人類對理解星體運行的追求。三百多年前，萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)堪稱人類文明與理性探索進程中最壯麗的詩篇，其所體現(xiàn)出的科學智慧的震撼力，至今仍為世人所嘆服，它第一次把看似毫不相關的地上與天上運動統(tǒng)一起來，第一次揭示大自然的對稱和諧與物理規(guī)律表達簡潔而含蓄的內(nèi)在美，并作為牛頓的“從運動現(xiàn)象研究自然力”的又一個科學思辨范例，而不斷為歷代科學家所效仿。從物理學史進程中，可以看出《萬有引力定律》這節(jié)內(nèi)容是對上兩節(jié)課教學內(nèi)容的進一步推演，并與之構(gòu)成本章的第一單元內(nèi)容。同時，本節(jié)內(nèi)容也是下節(jié)課教學內(nèi)容的基礎，是本章的教學重點，在高中物理中占有重要地位。因此萬有引力定律的教學絕不能僅限于具體知識的講解、記憶與實際的應用，更應強調(diào)人類對天體運動的認識以及建立萬有引力定律的探究過程，把教學重點放在“引導學生體會萬有引力定律發(fā)現(xiàn)過程中的思路和方法”上。然而，除了教材與教參已有的介紹外，我們對物理學史上這段輝煌史實真正了解多少？我們能否把握整個發(fā)現(xiàn)過程中的探索脈絡，并將從中領悟到的思想精髓介紹給學生？由此看來，要教好新教材中的萬有引力定律一章，適當擴展相應的知識背景，了解有關牛頓引力理論的現(xiàn)代評述，就顯得十分必要了。

【學生分析】

從知識結(jié)構(gòu)來看，在學習萬有引力定律前，學生已經(jīng)對力、重力、向心力、太陽對行星的引力、加速度、重力加速度、向心加速度等概念有了較好的理解，并且掌握自由落體運動和圓周運動等運動規(guī)律，能熟練運用牛頓運動定律解決動力學問題。已經(jīng)完全具備深入探究和學習萬有引力定律的起點能力。

從知識建構(gòu)的進程來看，在上一節(jié)中學生經(jīng)歷了太陽與行星間引力的探究過程，從中向?qū)W生滲透了發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、猜想假設、推理論證等方法思想，依照學生的認知心理特點，播放兩個視頻片段月球繞地球轉(zhuǎn)動和蘋果落地，很容易在他們腦中形成這樣一個問題：地球?qū)υ虑虻囊偷厍驅(qū)μO果的引力會不會就是同一種力呢？從而為進一步探究萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)過程，確定了切入點。

然而高一學生其思維方式容易停滯在知識接受層面，而忽視概念間、規(guī)律間的相互聯(lián)系，且很多學生不能建立明確的動態(tài)的物理圖像或物理情景，進而無法通過同化和順應，完成知識的建構(gòu)過程。因此，在教學過程中要注重從學生實際入手，依據(jù)學生認知規(guī)律，注重創(chuàng)設物理情景，創(chuàng)造和諧的課堂氛圍，進行互動討論探究式教學。

【教學目標】

1.知識和技能目標

（1）掌握月—地檢驗。

（2）知道萬有引力定律的內(nèi)容、表達式和適用條件，會解決簡單的引力計算問題。

2.過程和方法目標

學習物理規(guī)律提出猜想—理論推導—實驗檢驗的科學研究方法。

3.情感、態(tài)度和價值觀目標

（1）經(jīng)歷萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)過程，激發(fā)學生科學探究的興趣。

（2）通過引力常量的測量簡介，說明科學研究的長期性，提高學生的科學價值觀。

【教學重點】

萬有引力定律及適用條件。

【教學難點】

月地檢驗的思路。

【教學設計思想】

通過提出猜想—理論推導—實驗檢驗過程，讓學生在物理情景中主動的參與知識的構(gòu)建過程，體會這種大膽的猜想、已有理論的應用、巧妙的實驗檢驗和從中體現(xiàn)著的科學探索的精神與方法。

【教學設計過程】

一、新課引入

通過上節(jié)課的學習，我們已經(jīng)知道了太陽與行星間的引力遵從平方反比律：。

公式中的G是比例系數(shù)，F(xiàn)是太陽和行星之間的引力，提供行星繞太陽近似圓周運動的向心力，正是這個引力使得行星不能飛離太陽。

『設計說明』：通過上述介紹，旨在讓學生回憶上節(jié)課內(nèi)容，回顧萬有引力定律發(fā)現(xiàn)過程的前一半，從而為接下來的研究奠定基礎，進而引出新課。

二、教授新課

（一）提出猜想

觀察視頻，提出問題。（引導學生回答，教師及時糾正補充）

月球為什么繞地球做圓周運動？

由于月球受到地球?qū)λ奈Α?/p>

蘋果為什么向下運動而不向上運動？

蘋果在其重力作用下落向地面。

那么受到的重力又是怎么產(chǎn)生的呢？

由于地球?qū)μO果的吸引力而產(chǎn)生的。

我們很自然的想到，地球?qū)υ虑虻囊偷厍驅(qū)μO果的引力會不會就是同一種力呢？

按照我們物理學的研究規(guī)律，為了解釋某種現(xiàn)象，提出猜想，這是理論，然后再去檢驗是否正確。物理學就是在不斷的檢驗完善中前進的。同樣我們的猜想是否正確也需要事實的檢驗。那么請同學們思考下面幾個問題。

『設計說明』：通過月球繞地球運轉(zhuǎn)和蘋果自由下落的物理情景，喚醒學生腦中當年由蘋果落地而引起遐想進而發(fā)現(xiàn)萬有引力定律的故事情景，激發(fā)學生的興趣與想像力。

（二）月地檢驗

創(chuàng)設問題情境，學生討論，教師引導，互動探究。

檢驗天上和地上的力是否是同一種力，需要選誰為研究對象？

假定設想成立，天上和地上是同一種力，遵循相同的規(guī)律—平方反比律，那么蘋果和月球受到的力該如何表示呢？

（這是理論猜想）

實際上月球受到的力可以如何求解呢？

（提示：通過天文觀測，我們已經(jīng)知道了月球繞地球做圓周運動，能不能利用圓周運動的知識來求解呢？）

而蘋果受到的力我們已經(jīng)知道為。

	猜測	實際
月球
蘋果

接下來，請同學們思考，要驗證我們的猜想，我們需要測量什么物理量？驗證什么表達式呢？

（學生回答，教師引導總結(jié)。）

我們猜想天上地上是同一種力，天上的力是猜想，是理論，地上的力是實際，是檢驗，我們就是要驗證猜想和實際是否相等。只選擇一個研究對象月球或蘋果，因比例系數(shù)G未知，所以無法檢驗。我們可以選取兩個研究對象，研究它們的比值關系，實際就是月球和蘋果的加速度關系，來完成實驗的檢驗，這就是著名的月地檢驗。我們一起來看一下檢驗的思路。

檢驗思路

①通過猜想利用引力的平方反比律和牛頓第二定律計算地球表面蘋果的加速度和月球的向心加速度。

②通過實驗觀測，利用已有規(guī)律，得到月球的向心加速度和地球表面蘋果的加速度。

③綜合以上結(jié)果，看加速度比值關系，比較猜想與實驗觀測的數(shù)據(jù)，得出結(jié)論。

好，請同學們開始驗證。展示學生的推導過程。

結(jié)論：在誤差允許的范圍內(nèi)，理論推導與實驗觀測得到的結(jié)果是相等的。

『設計說明』：通過創(chuàng)設問題情景，引導學生討論探究檢驗思路，進行定量計算，掌握月地檢驗，用無可辯駁的事實證明猜想的正確性，增強學生的理性認識，學習物理規(guī)律提出猜想—理論推導—實驗檢驗的科學研究方法，同時經(jīng)歷萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)過程，激發(fā)學生科學探究的興趣。

（三）萬有引力定律

猜想：宇宙中一切物體之間會不會都存在這樣的力呢？

現(xiàn)在我們提到萬有引力似乎是老生常談，但是，牛頓當時的魄力、膽識和驚人的想象力實在讓我們佩服。這最后一步假設，雖然無法得到直接驗證，但是我們也沒有反駁它的理由，而且，以后的無數(shù)事實都支持了這一點—萬有引力定律。請同學們看課本了解定律的內(nèi)容。

1.內(nèi)容

自然界中任何兩個物體都相互吸引，引力的大小與物體的質(zhì)量m1和m2的乘積成正比，與它們之間距離r的二次方成反比。即

――《自然哲學的數(shù)學原理》1687年牛頓著

式中各物理量的含義及單位：F為兩個物體間的引力，單位：N；m1、m2分別表示兩個物體的質(zhì)量，單位：kg；r為兩個物體間的距離，單位：m；G為萬有引力常量。

2.引力常量

牛頓得出了萬有引力與物體質(zhì)量及它們距離的關系，但卻無法算出兩個天體之間萬有引力的大小，因為他不知道引力常量G的值。這個問題在一百多年以后，才被英國的物理學家卡文迪許（1731年－1810年）在實驗室里通過扭秤對幾個鉛球之間的萬有引力測量而解決，測出了引力常量G。（展示課件圖片，簡單講解實驗的原理與思想：鉛球之間的引力使T形架轉(zhuǎn)動，帶動金屬絲扭轉(zhuǎn)，我們可以利用力矩平衡的知識來計算鉛球之間的萬有引力的大小。因金屬絲的扭轉(zhuǎn)程度很小，不易觀察測量，所以在T形架上安裝了一個小鏡，讓激光器照出的激光經(jīng)小鏡反射后落在標尺上，小鏡轉(zhuǎn)動后，測量光點在標尺上移動的距離，利用光放大的原理確定金屬絲的扭轉(zhuǎn)程度，進而測出引力，確定引力常量。）

目前推薦的標準值為G＝6.6725910－11Nm2/Kg2，通常取G＝6.6710－11Nm2/Kg2，（板書：引力常量G＝6.6710－11Nm2/Kg2）它在數(shù)值上等于質(zhì)量是1Kg的物體相距1米時的相互作用力，單位：Nm2/kg2。（強調(diào)掌握物理常量數(shù)量級的重要性）和以后我們將學習的靜電力常量一樣，引力常量是自然界中少數(shù)幾個最重要的物理常量之一。完成扭秤試驗后，卡文迪許又測量了多種物體間的引力，所得結(jié)果與利用引力常量G按萬有引力定律計算所得結(jié)果相同。所以，引力常量的普適性成為萬有引力定律正確性的見證，它為萬有引力定律的普遍意義奠定了強有力的實驗基礎。在導學案上，給大家準備了引力常量測定的資料介紹，希望同學們課下自己閱讀，了解其實驗的原理與思想。

萬有引力定律我們已經(jīng)得到。

問題：如何使用萬有引力定律進行簡單的計算呢？學生討論回答。

好，請看問題！兩個質(zhì)量均為50Kg的人互相接觸時的萬有引力如果用定律計算，結(jié)果好像是無窮大，那么這兩個人永遠不會分開了。是我們好不容易得到的定律錯了？還是我們在使用定律時忽視了什么呢？這就是我們要繼續(xù)學習的萬有引力定律的適用條件。

3.適用條件

（1）萬有引力定律只適用于質(zhì)點間引力大小的計算。當兩物體間的距離遠遠大于每個物體的尺寸時，物體可以看成質(zhì)點，直接使用萬有引力定律計算。（模型）

研究相互接觸的兩個人之間的萬有引力時，不能把他們看作質(zhì)點。

（2）當兩物體是質(zhì)量均勻分布的球體時，它們間的引力也可直接用公式計算，但式中的r是指兩球心間距離。