2019-2020年高中物理 萬有引力定律的發(fā)現教案 新人教版必修2.doc

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2019-2020年高中物理 萬有引力定律的發(fā)現教案 新人教版必修2 【學習目標】: 一、知識與技能 : 1.理解太陽與行星間引力的存在； 2.理解萬有引力定律的含義，掌握萬有引力定律的公式. 二、過程與方法: 根據開普勒行星運動定律和牛頓第三定律推導出太陽與行星間的引力表達式;了解萬有引力定律得出的思路和過程. 三、情感態(tài)度與價值觀: 科學精神、科學思想方法的培養(yǎng)； 【重難點】 重點:萬有引力定律的理解. 難點:1太陽與行星間的引力公式的推導過程; 2萬有引力定律得出的思路和過程. 一. 回顧開普勒定律： 開普勒第一定律（幾何定律） 所有的行星圍繞太陽運動的軌道都是 _____，太陽處在所有橢圓的 _______上。 開普勒第二定律（面積定律） 對于每一個行星而言，太陽和行星的聯線在相等的時間內掃過相等的面積。 開普勒第三定律（周期定律） 所有行星的軌道的 _______的三次方跟 ________的二次方的比值都相等。 即：_______ （公式） k值與中心天體有關，而與環(huán)繞天體無關。 開普勒定律發(fā)現之后，人們開始思考這樣的問題：是什么力來維持行星繞太陽的運動呢？ 圍繞這個問題，許多科學家提出了自己的觀點： 伽利略：一切物體都有合并的趨勢，這種趨勢導致物體作圓周運動 開普勒：行星一定是受到了來自太陽的類似磁力的作用。 笛卡爾：行星的運動是因為在行星周圍有旋轉的物質作用在行星上。 胡克：行星圍繞太陽運動是因為受到了太陽對它的引力，提出如果行星的軌道是圓形的，它所受的引力大小跟行星到太陽的距離的二次方成反比.但沒法證明在橢圓軌道規(guī)律也成立。 最后，牛頓在前人研究的基礎上，利用自己的運動定律把行星的向心加速度和和太陽對他的引力聯系起來了。 這節(jié)課，我們就重溫牛頓發(fā)現萬有引力定律的過程。 二、太陽對行星的引力： 偉大的發(fā)現源于簡單的猜想： 1.猜想：太陽對行星的引力F應該與行星到太陽的距離r有關，許多經驗使人很容易想到這一點。那么F與r的定量關系是什么？ 2.簡化模型：行星軌道按照________來處理； 3.推理: (1)行星繞太陽運動需要的向心力由什么力提供？大小如何？(行星的質量m、線速度v、軌道半徑r) ________________ (2)天文觀測行星速度V很難，但可以得到行星的公轉周期T，可以將T與V的關系代入上式，即：________________ (3)應用開普勒第三定律消掉周期T: (4)整理關系式：________________ (5)結論：________________ 思考 (1)行星對太陽有沒有作用力？為什么？________________ (2)行星對太陽的作用力與那些因素關？________________ （3）用表達式應該如何表示？________________ （4）綜合起來得到太陽與行星間的引力大小 ________________： 三、太陽與行星間的引力： 寫成等式有： ________________ （這是不是萬有引力定律呢？） 通過以上的學習，我們已經知道太陽和行星之間作用力的規(guī)律，那么我們進一步的思考： 1、既然是行星與太陽之間的力使得行星不能飛離太陽，那么，行星與太陽之間的吸引力會不會與地球吸引蘋果的力是同一種力呢? 2、即使在很高的建筑物上或者在山上都不會發(fā)現重力有明顯的減弱，那么，這個力會不會延伸作用到月球上?拉住月球圍繞地球運動？ 3、這個力，與拉著蘋果下落的力以及地球、眾行星與太陽之間的作用力是否是同一種力，遵循相同的規(guī)律?…… 牛頓是怎樣把天體間的引力與地球對地面附近物體的引力統一起來證明的呢？ 四.月地檢驗： 當時已知的一些量： 地表重力加速度：g = 9.8m/s2 地球半徑： R = 6400103m 月球周期：T = 27.3天≈2.36106s 驗證過程： 大膽地猜想：太陽吸引行星；地球吸引蘋果；那么，蘋果能不能吸引蘋果？任何物體之間是不是都有吸引力呢？ 五、萬有引力定律： 1、定律表述：自然界中任何兩個物體都是互相吸引的，引力的大小跟這兩個物體的質量的乘積成正比，跟它們的距離的二次方成反比 2、公式： （1）G: 引力常量 G=________（卡文迪許最早準確的測出其數值） ①引力常量適用于任何兩個物體 ②意義：在數值上等于兩個質量都是1kg的物體相距1m時的相互作用力。 （2） r ：① 質點 質點間的距離 ②均勻球體 球心間的距離 六、課堂達標練習： 1．下面關于太陽對行星的引力說法中的正確的是 ： （ ） A 太陽對行星的引力等于行星做勻速圓周運動的向心力 B 太陽對行星的引力大小與行星的質量成正比，與行星和太陽間的距離成反比 C 太陽對行星的引力規(guī)律是由實驗得出的 D太陽對行星的引力規(guī)律是由開普勒定律和行星繞太陽做勻速圓周運動的規(guī)律推導出來的 2． 粗略的計算一下兩位質量為50kg的同學，相距0.5m的時候，他們之間的引力是多少？ 3．縱觀萬有引力定律的發(fā)現歷程，你覺得科學發(fā)現的一般過程是什么？你能概括一下嗎？ 科學研究過程的基本要素包含以下幾點：①提出假設；②對現象的一般觀察；③通過試驗對推論進行檢驗；④運用邏輯（包括數學）得出推論； ⑤對假說進行修正和推廣。請按科學研究過程進行排序。（只填序號） 答案：________________________________ 4．已知地球表面的重力加速度為g，地球半徑為R，萬有引力常量為G，用以上各量表示，地球質量M為多少？ 七、小結： 1、探究太陽與行星間的引力： （1）太陽對行星的引力： （2）行星對太陽的引力： 2、通過“月地實驗”證明了“天上的力”與 “地下的力”是同一性質的力： 3、再大膽地猜想，得到了萬有引力定律： 八、課后作業(yè)： 1、完成市編學案對應的習題; 2、預習第四節(jié)《萬有引力定律的應用》：