资源简介

万有引力定律
教学基本信息
课题 万有引力定律
学科 物理 年级 高一
教学目标及教学重点、难点
【教学目标】 知道万有引力定律。 通过万有引力定律的发现过程，培养学生基于证据的科学论证能力。 通过科学家追求统一性的历程，体会科学的简洁美。 【难点】月-地检验地球引力与距离平方反比。 【重点】太阳引力与距离、质量关系的推导。
教学过程(表格描述)
教学环节 主要教学活动 设置意图
环环节一 行星与太阳间的引力 环节二：月地检验 环节三：万有引力定律 环节四 引力常量 环节五 启示 复习和引入 复习《行星的运动》，开普勒第三定律内容。 问题：行星为什么会绕着太阳运动？ 开普勒的类比：小精灵--气味和热量--光和热--磁力--太阳的引力 引力的大小与星体的质量、行星与太阳间的距离（也就是圆周运动的半径）有关。 1.引力F与r的关系 问题：引力的大小与行星和太阳间距离r有怎样的关系呢？ 具体的，咱们可以分步研究以下一系列问题。已知行星运动的周期和半径 （1）如何表达行星做圆周运动的向心加速度？ （2）行星以这么大的周期和半径做圆周运动，所需的向心力多大？ （3）能不能由此关系式，就说F与r 成正比呢？ （4）在我们学过的行星运动知识中，有描述轨道半径r和周期T关系的吗？ （5）如何找到引力F与距离r的关系？ 2.引力F与太阳质量的关系 问题：那么引力的大小与太阳质量有怎样的关系呢？ 通过引力性质和牛顿第三定律即 写成等式就是，式中G是比例系数，与太阳、行星的质量都没有关系。 拓展讨论:G与开普勒常量K。 问题： 若把以太阳为中心天体的系统，换成以地球为中心天体的系统，那么卫星与地球间的力是否也存在同样的规律呢？ 模型1.地球系的两颗卫星： 假设1地球与卫星间的力，与太阳与行星间的力是同一性质。 模型2.地球系的苹果月球。 假设2地球与苹果间的力，也是同一性质。 检验 已知：自由落体加速度g为9.8m/s2，地球半径R为，月球中心与地球中心的距离为，月球公转周期为27.3天。约 我们得到它是否成立？ 1内容：自然界中任何两个物体都相互吸引，引力的方向在它们的连线上，引力的大小与物体的质量 m 1 和 m 2 的乘积成正比、与它们之间距离 r 的平方成反比，即2。这就是牛顿提出的著名的万有引力定律。 式中质量的单位用千克（kg），距离的单位用米（m），力的单位用牛（N）。G 是比例系数，叫作引力常量，适用于任何两个物体。 2意义：追求“简洁统一”。 哥白尼提出行星轨道日心说---开普勒提出行星运动定律---牛顿提出万有引力定律。 1.国物理学家卡文迪什比较准确地得出了 G 的数值。 通常取G ＝ 6.67 × 10 -11 N·m 2 /kg 2 。 思考与讨论： 篮球的重力,与篮球间的万有引力。 2.拓展内容：引力常量的测量。 问题：通过这节课，从科学研究的角度上，能带给我们哪些启示呢？ 论证推导 拓展推导练习：在新情境中运用论证推导能力。 假设 问题：咱们这节课有哪些假设？ 证据 伽利略提供了日心说的证据---弟谷的天文观测记录为开普勒发现行星运动规律奠定了基础---行星运动定律又为引力定律提供了支持---“月—地检验”进一步检验了引力定律---引力常量的普适性成了万有引力定律正确的有力证据。 小结：重点思考下面两个问题： 1.如何推导出引力与距离的平方成反比？ 2.如何验证万有引力定律？ 通过科学家的思路历程，渗透类比的方法。 前边的定性研究为后边定量研究做基础。 通过万有引力定律的发现过程，培养学生基于证据的科学论证能力。 为突破难点，在月地检验前用地球系两卫星模型搭台阶，同时强化用图境分析。 通过月地检验，使学生认识大胆假设的意义，和培养学生证据意识。 了解万有引力定律的由来，知道规律的内容。 通过科学家追求统一性的历程，体会科学的简洁美。 了解引力常量的意义和测量。 渗透数量级思维。 从科学研究的角度，梳理假设、论证、证据的意义。

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