高二物理万有引力定律教案

第一篇：高二物理万有引力定律教案

高二物理万有引力定律教案

【摘要】查字典物理网小编编辑整理了高二物理教案：万有引力定律，供广大同学们在暑假期间，复习本门课程，希望能帮助同学们加深记忆，巩固学过的知识!

教学目标

知识与技能

1.了解万有引力定律得出的思路和过程，知道地球上的重物下落与天体运动的统一性。

2.知道万有引力是一种存在于所有物体之间的吸引力，知道万有引力定律的适用范围。

3.会用万有引力定律解决简单的引力计算问题，知道万有引力定律公式中r的物理意义，了解引力常量G的测定在科学历史上的重大意义。

4.了解万有引力定律发现的意义。

过程与方法

1.通过演绎牛顿当年发现万有引力定律的过程，体会在科学规律发现过程中猜想与求证 的重要性。

2.体会推导过程中的数量关系.情感、态度与价值观

1.感受自然界任何物体间引力的关系，从而体会大自然的奥秘.2.通过演绎牛顿当年发现万有引力定律的过程和卡文迪许测定万有引力常量的实验，让

学生体会科学家们勇于探索、永不知足的精神和发现真理的曲折与艰辛。

教学重点、难点

1.万有引力定律的推导过程，既是本节课的重点，又是学生理解的难点。

2.由于一般物体间的万有引力极小，学生对此缺乏感性认识。

教学方法

探究、讲授、讨论、练习

教 学 活 动

(一)引入新课

复习回顾上节课的内容

如果行星的运动轨道是圆，则行星将作匀速圆周运动。根据匀速圆周运动的条件可知，行星必然要受到一个引力。牛顿认为这是太阳对行星的引力，那么，太阳对行星的引力F提供行星作匀速圆周运动所需的向心力。

学生活动： 推导得

将V=2r/T代入上式得

利用开普勒第三定律 代入上式

得到：

师生总结：由上式可得出结论：太阳对行星的引力跟行星的质量成正比，跟行星到太阳的距离的二次方成反比。即：F

教师：牛顿根据其第三定律：太阳吸引行星的力与行星吸引太阳的力是同性质的作用力，且大小相等。于是提出大胆的设想：既然这个引力与行星的质量成正比，也应跟太阳的质量M成正比。即：F

写成等式就是F=G(其中G为比例常数)

(二)进行新课

教师：牛顿得到这个规律以后是不是就停止思考了呢?假如你是牛顿，你又会想到什么呢? 学生回答基础上教师总结：

猜想一：既然行星与太阳之间的力遵从这个规律，那么其他天体之间的力是否也遵从这个规律呢?(比如说月球与地球之间)

师生： 因为其他天体的运动规律与之类似,根据前面的推导所以月球与地球之间的力，其他行星的卫星和该行星之间的力，都满足上面的规律,而且都是同一种性质的力。

教师：但是牛顿的思考还是没有停止。假如你是牛顿，你又会想到什么呢?

学生回答基础上教师总结：

猜想二：地球与月球之间的力，和地球与其周围物体之间的力是否遵从相同的规律?

教师：地球对月球的引力提供向心力，即F= =ma

地球对其周围物体的力，就是物体受到的重力，即F=mg 从以上推导可知：地球对月球的引力遵从以上规律，即F=G

那么，地球对其周围物体的力是否也满足以上规律呢?即F=G

此等式是否成立呢?

已知：地球半径R=6.37106m , 月球绕地球的轨道半径r=3.8108 m ，月球绕地球的公转周期T=27.3天, 重力加速度g=9.8

(以上数据在当时都已经能够精确测量)

提问：同学们能否通过提供的数据验证关系式F=G 是否成立?

学生回答基础上教师总结：

假设此关系式成立，即F=G

可得： =ma=G F=mg=G

两式相比得： a/g=R2 / r2

但此等式是在以上假设成立的基础上得到的，反过来若能通过其他途径证明此等式成立，也就证明了前面的假设是成立的。代人数据计算：

a/g1/3600

R2 / r21/3600

即a/g=R2 / r2 成立，从而证明以上假设是成立的，说明地球与其周围物体之间的力也遵从相同的规律，即F=G

这就是牛顿当年所做的著名的月-地检验，结果证明他的猜想是正确的。从而验证了地面上的重力与地球吸引月球、太阳吸引行星的力是同一性质的力，遵守同样的规律。

教师：不过牛顿的思考还是没有停止，假如你是牛顿，此时你又会想到什么呢? 学生回答基础上教师总结：

猜想三：自然界中任何两个物体间的作用力是否都遵从相同的规律?

牛顿在研究了这许多不同物体间的作用力都遵循上述引力规律之后。于是他大胆地把这一规律推广到自然界中任意两个物体间，于1687年正式发表了具有划时代意义的万有引力定律。

万有引力定律

①内容

自然界中任何两个物体都是相互吸引的，引力的大小跟这两个物体的质量的乘积成正比，跟它们的距离的二次方成反比。

②公式

如果用m1和m2表示两个物体的质量，用r表示它们的距离，那么万有引力定律可以用下面的公式来表示(其中G为引力常量)

说明：1.G为引力常量，在SI制中，G=6.6710-11Nm2/kg2.2.万有引力定律中的物体是指质点而言，不能随意应用于一般物体。

a.对于相距很远因而可以看作质点的物体，公式中的r 就是指两个质点间的距离;

b.对均匀的球体，可以看成是质量集中于球心上的质点，这是一种等效的简化处理方法。

教师：牛顿虽然得到了万有引力定律，但并没有很大的实际应用，因为当时他没有办法测定引力常量G的数值。直到一百多年后英国的另一位物理学家卡文迪许才用实验测定了G的数值。

利用多媒体演示说明卡文迪许的扭秤装置及其原理。

扭秤的主要部分是这样一个T字形轻而结实的框架，把这个T形架倒挂在一根石英丝下。若在T形架的两端施加两个大小相等、方向相反的力，石英丝就会扭转一个角度。力越大，扭转的角度也越大。反过来，如果测出T形架转过的角度，也就可以测出T形架两端所受力的大小。现在在T形架的两端各固定一个小球，再在每个小球的附近各放一个大球，大小两个球间的距离是可以较容易测定的。根据万有引力定律，大球会对小球产生引力，T形架会随之扭转，只要测出其扭转的角度，就可以测出引力的大小。当然由于引力很小，这个扭转的角度会很小。怎样才能把这个角度测出来呢?卡文迪许在T形架上装了一面小镜子，用一束光射向镜子，经镜子反射后的光射向远处的刻度尺，当镜子与T形架一起发生一个很小的转动时，刻度尺上的光斑会发生较大的移动。这样，就起到一个化小为大的效果，通过测定光斑的移动，测定了T形架在放置大球前后扭转的角度，从而测定了此时大球对小球的引力。卡文迪许用此扭秤验证了牛顿万有引力定律，并测定出万有引力恒量G的数值。这个数值与近代用更加科学的方法测定的数值是非常接近的。

卡文迪许测定的G值为6.75410-11 Nm2/kg2，现在公认的G值为6.6710-11 Nm2/kg2。由于万有引力恒量的数值非常小，所以一般质量的物体之间的万有引力是很小的，我们可以估算一下，两个质量50kg的同学相距0.5m时之间的万有引力有多大(可由学生回答：约6.6710-7N)，这么小的力我们是根本感觉不到的。只有质量很大的物体对一般物体的引力我们才能感觉到，如地球对我们的引力大致就是我们的重力，月球对海洋的引力导致了潮汐现象。而天体之间的引力由于星球的质量很大，又是非常惊人的：如太阳对地球的引力达3.561022N。

教师：万有引力定律建立的重要意义

第二篇：高二物理万有引力定律教学设计

高二物理万有引力定律教学设计

【摘要】查字典物理网小编编辑整理了高二物理万有引力定律教学设计，供广大同学们在暑假期间，复习本门课程，希望能帮助同学们加深记忆，巩固学过的知识!

【教材分析】

物理学的发端始于人类对理解星体运行的追求。三百多年前，万有引力定律的发现堪称人类文明与理性探索进程中最壮丽的诗篇，其所体现出的科学智慧的震撼力，至今仍为世人所叹服，它第一次把看似毫不相关的地上与天上运动统一起来，第一次揭示大自然的对称和谐与物理规律表达简洁而含蓄的内在美，并作为牛顿的从 运动现象研究自然力的又一个科学思辨范例，而不断为历代科学家所效仿。从物理学史进程中，可以看出《万有引力定律》这节内容是对上两节课教学内容的进一 步推演，并与之构成本章的第一单元内容。同时，本节内容也是下节课教学内容的基础，是本章的教学重点，在高中物理中占有重要地位。因此万有引力定律的教学 绝不能仅限于具体知识的讲解、记忆与实际的应用，更应强调人类对天体运动的认识以及建立万有引力定律的探究过程，把教学重点放在引导学生体会万有引力定 律发现过程中的思路和方法上。然而，除了教材与教参已有的介绍外，我们对物理学史上这段辉煌史实真正了解多少?我们能否把握整个发现过程中的探索脉络，并将从中领悟到的思想精髓介绍给学生?由此看来，要教好新教材中的万有引力定律一章，适当扩展相应的知识背景，了解有关牛顿引力理论的现代评述，就显得十 分必要了。

【学生分析】

从知识结构来看，在学习万有引力定律前，学生已经对力、重力、向心力、太阳对行星的引力、加速度、重力加速度、向心加速度等概念有了较 好的理解，并且掌握自由落体运动和圆周运动等运动规律，能熟练运用牛顿运动定律解决动力学问题。已经完全具备深入探究和学习万有引力定律的起点能力。

从知识建构的进程来看，在上一节中学生经历了太阳与行星间引力的探究过程，从中向学生渗透了发现问题、提出问题、猜想假设、推理论证等方法思想，依照 学生的认知心理特点，播放两个视频片段月球绕地球转动和苹果落地，很容易在他们脑中形成这样一个问题：地球对月球的引力和地球对苹果的引力会不会就是同一 种力呢?从而为进一步探究万有引力定律的发现过程，确定了切入点。

然而高一学生其思维方式容易停滞在知识接受层面，而忽视概念间、规律间的相互联系，且很多学生不能建立明确的动态的物理图像或物理情景，进而无法通过同化 和顺应，完成知识的建构过程。因此，在教学过程中要注重从学生实际入手，依据学生认知规律，注重创设物理情景，创造和谐的课堂氛围，进行互动讨论探究式教 学。

【教学目标】

1.知识和技能目标

(1)掌握月地检验。

(2)知道万有引力定律的内容、表达式和适用条件，会解决简单的引力计算问题。

2.过程和方法目标

学习物理规律提出猜想理论推导实验检验的科学研究方法。3.情感、态度和价值观目标

(1)经历万有引力定律的发现过程，激发学生科学探究的兴趣。

(2)通过引力常量的测量简介，说明科学研究的长期性，提高学生的科学价值观。

【教学重点】

万有引力定律及适用条件。

【教学难点】

月地检验的思路。

【教学设计思想】

通过提出猜想理论推导实验检验过程，让学生在物理情景中主动的参与知识的构建过程，体会这种大胆的猜想、已有理论的应用、巧妙的实验检验和从中体现着的科学探索的精神与方法。

【教学设计过程】

一、新课引入

通过上节课的学习，我们已经知道了太阳与行星间的引力遵从平方反比律：。

公式中的G是比例系数，F是太阳和行星之间的引力，提供行星绕太阳近似圆周运动的向心力，正是这个引力使得行星不能飞离太阳。

『设计说明』：通过上述介绍，旨在让学生回忆上节课内容，回顾万有引力定律发现过程的前一半，从而为接下来的研究奠定基础，进而引出新课。

二、教授新课

（一）提出猜想

观察视频，提出问题。(引导学生回答，教师及时纠正补充)月球为什么绕地球做圆周运动?

由于月球受到地球对它的吸引力。

苹果为什么向下运动而不向上运动?

苹果在其重力作用下落向地面。

那么受到的重力又是怎么产生的呢?

由于地球对苹果的吸引力而产生的。

我们很自然的想到，地球对月球的引力和地球对苹果的引力会不会就是同一种力呢？

按照我们物理学的研究规律，为了解释某种现象，提出猜想，这是理论，然后再去检验是否正确。物理学就是在不断的检验完善中前进的。同样我们的猜想是否正确也需要事实的检验。那么请同学们思考下面几个问题。

『设计说明』：通过月球绕地球运转和苹果自由下落的物理情景，唤醒学生脑中当年由苹果落地而引起遐想进而发现万有引力定律的故事情景，激发学生的兴趣与想像力。

（二）月地检验

创设问题情境，学生讨论，教师引导，互动探究。

检验天上和地上的力是否是同一种力，需要选谁为研究对象?

假定设想成立，天上和地上是同一种力，遵循相同的规律平方反比律，那么苹果和月球受到的力该如何表示呢?

(这是理论猜想)

实际上月球受到的力可以如何求解呢?

(提示：通过天文观测，我们已经知道了月球绕地球做圆周运动，能不能利用圆周运动的知识来求解呢?)

而苹果受到的力我们已经知道为。

猜 测实 际 月 球

苹 果

接下来，请同学们思考，要验证我们的猜想，我们需要测量什么物理量?验证什么表达式呢?

(学生回答，教师引导总结。)

我们猜想天上地上是同一种力，天上的力是猜想，是理论，地上的力是实际，是检验，我们就是要验证猜想和实际是否相等。只选择一个研究对象月球或苹果，因比 例系数G未知，所以无法检验。我们可以选取两个研究对象，研究它们的比值关系，实际就是月球和苹果的加速度关系，来完成实验的检验，这就是著名的月地检 验。我们一起来看一下检验的思路。

检验思路

① 通过猜想利用引力的平方反比律和牛顿第二定律计算地球表面苹果的加速度和月球的向心加速度。

② 通过实验观测，利用已有规律，得到月球的向心加速度和地球表面苹果的加速度。

③ 综合以上结果，看加速度比值关系，比较猜想与实验观测的数据，得出结论。

好，请同学们开始验证。展示学生的推导过程。

结论：在误差允许的范围内，理论推导与实验观测得到的结果是相等的。

『设计说明』：通过创设问题情景，引导学生讨论探究检验思路，进行定量计算，掌握月地检验，用无可辩驳的事实证明猜想的正确性，增强学生的理性认识，学习物理规律提出猜想理论推导实验检验的科学研究方法，同时经历万有引力定律的发现过程，激发学生科学探究的兴趣。

（三）万有引力定律

猜想：宇宙中一切物体之间会不会都存在这样的力呢？ 现在我们提到万有引力似乎是老生常谈，但是，牛顿当时的魄力、胆识和惊人的想象力实在让我们佩服。这最后一步假设，虽然无法得到直接验证，但是我们也没有反驳它的理由，而且，以后的无数事实都支持了这一点万有引力定律。请同学们看课本了解定律的内容。

1.内容

自然界中任何两个物体都相互吸引，引力的大小与物体的质量m1和m2的乘积成正比，与它们之间距离r的二次方成反比。即

――《自然哲学的物理原理》1687年牛顿著

式中各物理量的含义及单位：F为两个物体间的引力，单位：N;m1、m2分别表示两个物体的质量，单位：kg;r为两个物体间的距离，单位：m;G为万有引力常量。

2.引力常量

牛顿得出了万有引力与物体质量及它们距离的关系，但却无法算出两个天体之间万有引力的大小，因为他不知道引力常量G的值。这个问题在一百多年以后，才被英 国的物理学家卡文迪许(1731年-1810年)在实验室里通过扭秤对几个铅球之间的万有引力测量而解决，测出了引力常量G。（展示课件图片，简单讲解实验的原理与思想：铅球之间的引力使T形架转动，带动金属丝扭转，我们可以利用力矩平衡的知识来计算铅球之间的万有引力的大小。因金属丝的扭转程度很小，不易观察测量，所以在T形架上安装了一个小镜，让激光器照出的激光经小镜反射后落在标尺上，小镜转动后，测量光点在标尺上移动的距离，利用光放大的原理确定金属丝的扭转程度，进而测出引力，确定引力常量。）

目前推荐的标准值为G=6.6725910-11Nm2/Kg2，通常取G＝6.6710－11Nm2/Kg2，（板书：引力常量G＝6.6710－11Nm2/Kg2）它在数值上等于质量是1Kg的物体相距1米时的相互作用力，单位：Nm2/kg2。(强调掌握物理常量数量级的重要性)和以后我们将学习的静电力常量一样，引力常量是自然界中少数几个最重要的物理常量之一。完成扭秤试验后，卡文迪许又测 量了多种物体间的引力，所得结果与利用引力常量G按万有引力定律计算所得结果相同。所以，引力常量的普适性成为万有引力定律正确性的见证，它为万有引力定 律的普遍意义奠定了强有力的实验基础。在导学案上，给大家准备了引力常量测定的资料介绍，希望同学们课下自己阅读，了解其实验的原理与思想。

万有引力定律我们已经得到。

问题：如何使用万有引力定律进行简单的计算呢？学生讨论回答。

好，请看问题!两个质量均为50Kg的人互相接触时的万有引力如果用定律计算，结果好像是无穷大，那么这两个人永远不会分开了。是我们好不容易得到的定律错了?还是我们在使用定律时忽视了什么呢?这就是我们要继续学习的万有引力定律的适用条件。

3.适用条件

（1）万有引力定律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，物体可以看成质点，直接使用万有引力定律计算。（模型）

研究相互接触的两个人之间的万有引力时，不能把他们看作质点。（2）当两物体是质量均匀分布的球体时，它们间的引力也可直接用公式计算，但式中的r是指两球心间距离。

研究太阳和地球之间的万有引力，可以把它们看作质量均匀的球体。

当研究物体不能看成质点时，可以把物体假想分割成无数个质点，求出两个物体上每个质点与另一物体上所有质点的万有引力，然后求合力，这是微积分的思想。

万有引力定律产生于对太阳系行星运动的研究，但它对物质运动的适用性却要广泛得多。可以这样说，宇宙中凡有引力参与的一切复杂的现象，无不要归结到这样一条十分简洁的定律之中，这不能不使人惊叹宇宙万物超乎寻常的和谐及人类理性思考所具有的统摄力。

4.实践探究

创设情景：既然自然界中任何两个物体间都有万有引力，那么在日常生活中，我们各自之间或人与物体之间，为什么都对这种作用没有任何感觉呢? 根据情景中数据，学生进行估算：

①请估算两位同学，相距5m远时它们间的万有引力多大?(可设他们的质量为50kg)

解：由万有引力定律得：

代入数据得：F1=6.6710-9N

②已知地球的质量约为6.01024kg，地球半径为6.4106m，请估算其中一位同学和地球之间的万有引力又是多大?

解：由万有引力定律得：

代入数据得：F2=489N

小结：由此可见通常物体间的万有引力极小，一般不易感觉到。而物体与天体间的万有引力(如人与地球)就不能忽略了。

5.对万有引力定律的理解

①普遍性：万有引力存在于任何两个物体之间。

②相互性：两个物体相互作用的引力是一对作用力与反作用力。

③特殊性：两个物体间的万有引力和物体所在的空间及其他物体存在无关。

④适用性：只适用于两个质点间的引力。

6.意义

万有引力定律的发现对物理学、天文学的发展具有深远的影响;以前上千年才能观测到一颗行星，通过万有引力定律的指导，我们在指定位置很快就发现了新的行星，给人们探索自然的奥秘建立了极大信心。

『设计说明』：让学生知道万有引力定律的内容、表达式和使用条件，体会物理学许多重大理论的发现，不是简单的实验总结，它需要直觉、想像 力、大胆的猜想和假设。通过阅读材料，使学生体会卡文迪许扭秤实验精巧的实验方法，知道科学研究的长期性，提高学生的科学价值观。通过题目练习，学生进行 估算和比较，从中锻炼学生的估算能力，体会万有引力常量数量级的重要性，加深对万有引力定律的理解。

【课堂小结】

第3节 万有引力定律

一、提出猜想

二、月地检验

1.理论推导

2.实验检验

3.结论

4.更大胆的猜想

三、万有引力定律

1.内容

2.适用条件

3.实践探究

4.理解

5.意义

学生体会：发现万有引力定律的思维过程：提出猜想──理论推导──实验检验

『设计说明』：通过黑板或多媒体展示本节课知识，在教师引导下，帮助学生构建自己的知识框架。

【布置作业】

1.阅读资料，了解引力常量的测量原理和方法。

2.课本问题与练习2、3题。

『设计说明』：通过学生课下阅读引力常量的测量简介资料，说明科学研究的长期性，提高了学生的科学价值观。【教学设计后记】

本节课我对牛顿发现万有引力定律的过程，通过创设问题情景，让学生以科学家的角度分析、思考问题，经历万有引力定律的发现过程，激发学生科学探究的兴趣，体会牛顿的伟大，了解科学家提出猜想理论推导实验检验的科学研究方法。

在本节课的教学中，我通过精心设计问题，引导学生从选择研究对象入手，设计检验过程，基本解决了学生对月地检验的理解困难，用事实引导学生经历万有引力定律的得出过程，加深了学生对万有引力定律的认识。

总体说来，教学目标基本实现。

第三篇：万有引力定律教案

《万有引力定律应用》教案

【教学目标】 1．（1）（2）（3）2．（1）（2）知识与技能

会计算天体的质量.会计算人造卫星的环绕速度.知道第二宇宙速度和第三宇宙速度.过程与方法

通过自主思考和讨论与交流，认识计算天体质量的思路和方法

预测未知天体是万有引力定律最辉煌的成就之一.引导学生让学生经历科学探究的过程，体会科学探究需要极大的毅力和勇气.（3）（4）通过对海王星发现过程的了解，体会科学理论对未知世界探索的指导作用.由牛顿曾设想的人造卫星原理图，结合万有引力定律和匀速圆周运动的知识推出第一宇宙速度.（5）从卫星要摆脱地球或太阳的引力而需要更大的发射速度出发，引出第二宇宙速度和第三宇宙速度.3．（1）（2）【教材分析】

这节课通过对一些天体运动的实例分析，使学生了解：通常物体之间的万有引力很小，常常觉察不出来，但在天体运动中，由于天体的质量很大，万有引力将起决定性作用，对天

体质量的计算，对天文学的发展起了方大的推动作用，其中一个重要的应用就是计算天体的质量.在讲课时，应用万有引力定律有三条思路要交待清楚。

1．从天体质量的计算，是发现海王星的成功事例，注意对学生研究问题的方法教育，即提出问题，然后猜想与假设，接着制定计划，应按计划计算出结果，最后将计算结果同实际结合对照....直到使问题得到解决.2．把天体（或卫星）的运动看成是匀速圆周运动，即F引=F向，用于计算天体（中心体）的质量，讨论卫星的速度、角速度、周期及半径等问题。

3．在地面附近把万有引力看成物体的重力，即F引=mg.主要用于计算涉及重力加速 的问题。 【教学重点】 1． 2．

【教学难点】

情感、态度与价值观

体会和认识发现万有引力定律的重要意义.体会科学定律对人类探索未知世界的作用.人造卫星、月球绕地球的运动；行星绕太阳的运动的向心力是由万有引力提供的 会用已知条件求中心天体的质量

根据已有条件求天体的质量和人造卫星的应用.【教学过程及师生互动分析】

自从卡文迪许测出了万有引力常量，万有引力定律就对天文学的发展起了很大的推动作用，这节课我们来学习万有引力定律在天文学上的应用.(一）天体质量的计算

提出问题引导学生思考：在天文学上，天体的质量无法直接测量，能否利用万有引定 律和前面学过的知识找到计算天体质量的方法呢？

1．基本思路：在研究天体的运动问题中，我们近似地把一个天体绕另一个天体的运动 看作匀速圆周运动，万有引力提供天体作圆周运动的向心力.2．计算表达式：

例如：已知某一行星到太阳的距离为r，公转周期为T，太阳质量为多少？

分析：设太阳质量为M，行星质量为m，由万有引力提供行星公转的向心力得：，∴提出问题引导学生思考：如何计算地球的质量？学生讨论后自己解决

分析：应选定一颗绕地球转动的卫星，测定卫星的轨道半径和周期，利用上式求出地球质量。因此上式是用测定环绕天体的轨道半径和周期方法测被环绕天体的质量，不能测环

绕天体自身质量.对于一个天体，M是一个定值.所以，绕太阳做圆周运动的行星都有

.即开普勒第三定律。老师总结：应用万有引力定律计算天体质量的基本思路是：根据行星（或卫星）运动的情况，求出行星（或卫星）的向心力，而F向=F万有引力。根据这个关系列方程即可.（二）预测未知天体：利用教材和动画模型，讲述自1781年天王星的发现后，人们发现天王星的实际轨道与由万有引力定律计算出的理论轨道存在较大的误差，进而提出猜想...然后收集证据提出问题的焦点所在---还有一颗未知的行星影响了天王星的运行，最后亚当斯和勒维烈争得在计算出来的位置上发现了海王星.（此部分内容，让学生看教材看动画，然后学生畅所欲言，也可以让学生课后找资料写一个科普小论文，阐述一下科学的研究方法.三）人造卫星和宇宙速度 人造卫星：

问题一：1.有1kg的物体在北京的重力大还是在上海的重力大？ 问题二：卫星为什么不会跳下来呢？ 问题三：

1、地球在作什么运动？人造地球卫星在作什么运动？

通过展示图片为学生建立清晰的图景．

2、作匀速圆周运动的向心力是谁提供的？

回答：地球与卫星间的万有引力即由牛顿第二定律得：

3、由以上可求出什么？

①卫星绕地球的线速度：

②卫星绕地球的周期：

③卫星绕地球的角速度：

教师可带领学生分析上面的公式得：

当轨道半径不变时，则卫星的周期不变、卫星的线速度不变、卫星的角速度也不变．

当卫星的角速度不变时，则卫星的轨道半径不变． 宇宙速度：当卫星轨道最低—贴近地球表面运动的时候呢？

上式中将R替换r，即可得到第一宇宙速度.注意:让学生亲自计算一下第一宇宙速度的大小，并帮助学生分析出来，第一宇宙速度就是最大的运行速度和最小的发射速度.引出第二宇宙速度和第三宇宙速度.指明应用的状况.【课堂例题及练习】

例1．木星的一个卫星运行一周需要时间1.5×10s，其轨道半径为9.2×10m，求木星的质量为多少千克？

解：木星对卫星的万有引力提供卫星公转的向心力：

，例2．地球绕太阳公转，轨道半径为R，周期为T。月球绕地球运行轨道半径为r，周期为t，则

太阳与地球质量之比为多少？

解：⑴地球绕太阳公转，太阳对地球的引力提供向心力

则，得：

⑵月球绕地球公转，地球对月球的引力提供向心力

则 ,得：

⑶太阳与地球的质量之比探空火箭使太阳公转周期为多少年？

例3．一探空箭进入绕太阳的近乎圆形的轨道运行，轨道半径是地球绕太阳公转半径的9倍，则 解：方法一：设火箭质量为m1，轨道半径R，太阳质量为M，地球质量为m2，轨道半径为r.⑴火箭绕太阳公转，则

得：………………①

⑵地球绕太阳公转，则

得：………………②

∴【课后作业及练习】 1． 的质量.∴火箭的公转周期为27年.方法二：要题可直接采用开普勒第三定律求解，更为方便.已知月球到地球的球心距离为r=4×10m,月亮绕地球运行的周期为30天，求地球

2．将一物体挂在一弹簧秤上，在地球表面某处伸长30mm,而在月球表面某处伸长5mm.如果在地球表面该处的重力加速度为9.84 m/s,那么月球表面测量处相应的重力加速度为

A．1.64 m/s

B．3.28 m/s

C．4.92 m/s

D．6.56 m/s 3．地球是一个不规则的椭球，它的极半径为6357km，赤道半径为6378km，物体在两极所受的引力与在赤道所受的引力之比为

参考答案：

1． 解：月球绕地球运行的向心力即月地间的万有引力 即有： 2

F向=F引=

得：

2．A

3． 1.0066

第四篇：2012高考物理知识要点总结教案：万有引力定律

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万有引力定律

万有引力定律是牛顿在前人大量观测和研究的基础上总结概括出来的最伟大的定律之一。万有引力定律被发现的意义在于把地面上所了解的现象与宇宙中天体变化的规律统一了起来，直接向有神论进行了冲击；另一方面万有引力定律的发现摧毁了人类过去对宇宙的错误认识，为人类确立全新的宇宙观打下了基础。这就是说万有引力定律的发现不仅具有学术上的意义，对人类物质观、宇宙观的发展和进步都起到了极其重要的作用。

一、历史的回顾： 古代从农牧业生产和航海的实际需要出发，很早就开始了对天体运动的研究。“天文学”可称作是发展最早的自然科学之一。在几千年的发展过程中“地心说”和“日心说”进行了长期的斗争。

1、公元二世纪以希腊天文学家托勒玫为代表的地心说认为：地球是宇宙的中心，宇宙万物都是上帝创造。宇宙中的一切天体都围着地球旋转。这个学说在教会支持下，延续一千余年。现在看来这个学说是错误的，但地心说的出现仍旧促使了世界航海事业的发展，对提高发展生产力起到了积极作用。

2、十六世纪波兰天文学家哥白尼，经过四十年的观测和研究，在古代日心说的启发下重新提出了新的日心说：太阳是宇宙的中心，地球和其它行星一样都绕太阳旋转。这个学说很容易解释许多天文现象。这种学说虽然受到教会的反对和迫害，但在伽利略、布鲁诺为代表的一些人支持下仍被人们逐渐接受。

3、丹麦天文学家第谷经过二十余年长期对行星的观测和精确测量，又经他的助手开普勒用二十年时间的统计分析概括进一步完善了“日心说”。开普勒于十七世纪发表著名的开普勒三定律。开普勒第一定律：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。开普勒第二定律：对每个行星来说，太阳和行星的连线在相等的时间内扫过相等的面积。开普勒第三定律：所有行星的椭圆轨道的长半轴的三次方跟公转周期的平方的比值都相等。

二、牛顿对行星运动的解释：

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应注意：

（1）公式中G称作万有引力恒量，经测定G6.671011N·m2/Kg2。

（2）公式中的R为质点间的距离。对于质量分布均匀的球体，可把它看做是质量集中在球心的一个点上。（3）从G6.671011N·m2/Kg2可以看出，万有引力是非常小的，平时很难觉察，所以它的发现经历了对天体（质量特别大）运动的研究过程。

四、万有引力恒量的测定： 自牛顿发表万有引力定律以来，人们试图在实验中测出引力的大小，其目的在于给“万有引力定律”进行鉴别和检验。因为没有被实验验证的理论总是空洞的理论，更无实际意义。英国物理学家卡文迪许承担了这样一项科学难题，他发挥了精湛的实验才能，取得了极其精确的结果。实验装置是用的扭秤（如右图所示），秤杆长2.4m，两端各置一个铅质球，再用另外两个球靠近，研究它们的引力规律。

实验原理是用力矩平衡的道理。

实验结果：首先验证了万有引力的正确性。另外测定了万有引力恒量为：

G6.751011

N·m/Kg 目前万有引力恒量的公认值为：

G6.67201011N·m/Kg 小结：

1、万有引力定律的发现，绝不是牛顿一人的成果。它是人类长期研究奋斗的结果，甚至有人献出了宝贵的生命。

2、万有引力定律的确立，并不是在1687年牛顿发表之时，而应是1798年卡文迪许完成实验之时。

3、万有引力定律的公式：FGm1m2r2 只适用于质点间的相互作用。这里的“质点”要求是质量分布均匀的球体，或是物体间的距离r远远大于物体的大小d(rd)，这两种情况。

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第五篇：高一物理 6.3 万有引力定律教案 新人教版

第三节 万有引力定律

学习目标 课标要求

１、了解“月－地检验”的理论推导过程； ２、理解万有引力定律； 重点难点

重点：月—地检验的推导过程

难点：任何两个物体之间都存在万有引力 巩固基础

1．对于万有引力定律的数学表达式FGm1m2r2，下列说法正确的是()Ａ．公式中G为引力常数，是人为规定的Ｂ．r趋近于零时，万有引力趋于无穷大

Ｃ．m1、m2之间的万有引力总是大小相等，与m1、m2的质量是否相等无关

Ｄ．m1、m2之间的万有引力总是大小相等，方向相反，是一对平衡力

2.若宇航员到达一个行星上，该行星的半径是地球半径的一半，质量也是地球质量的一半，他在行星上所受的引力是在地球上所受引力的（）

A．1倍B．

1倍 C． 1倍 D．2倍 23.关于万有引力定律的适用范围，下列说法中正确的是（）A．只适用于天体，不适用于地面物体

B．只适用于球形物体，不适用于其它形状的物体 C．只适用于质点，不适用于实际物体

D．适用于自然界中任意两个物体之间

4.关于引力常量，下列说法中正确的是（）

A．它在数值上等于两个质量各为1kg的质点相距1m时相互作用力的大小 B．它适合于任何两个物体

C．它的数值首次由牛顿测出

D．它数值很小，说明万有引力非常小，可以忽略不计

5．在地球赤道上，质量1 kg的物体随地球自转需要的向心力最接近的数值为（）

3-2-4A．10N B．10N C．10N D．10 N

2466．在地球赤道上，质量1 kg的物体同地球（地球的质量是5.98×10kg，半径是6.4×10m，-1122万有引力常量G=6.67×10 N·m/kg）间的万有引力最接近的数值为（）

3-2-4A．10N B．10N C．10N D．10 N

提升能力

87.月球绕地球公转的轨道接近于圆形，它的轨道半径是3.84×10m，公转周期是6222.36×10s，质量是7.35×10kg，求月球公转的向心力大小

22248．已知月球的质量是7.35×10kg，地球的质量是5.98×10kg，地球月亮间的距离是83.84×10m，利用万有引力定律求出地球月亮间的万有引力。把得出的结果与上题相比较，能说明什么问题？

9.体验牛顿“月－地检验”的理论推导过程如下：

M表示地球的质量，R表示地球的半径，r表示月球到地球的距离。万有引力常量G=6.67×10-11 N·m2/kg2,（1）假定维持月球绕地球运动的力和对地面物体的引力都遵从“平方反比”的规律，即满足太阳与行星之间的引力公式FGMm,在地球引力作用下，根据牛顿运动定律，试证明： 2rGM① 月球的加速度为：a1 2

r

② 地面上物体的重力加速度为：g 

GM

2R(2)当时的天文观测表明，r =60R，利用⑴求

a1的比值 g

82（3）已知r = 3.8×10m，月球绕地球运行的周期T= 27.3天，重力加速度g = 9.8m/s，设月球绕地球运行的向心加速度a2，运用圆周运动知识，求

a2 g 2

（4）比较题中求出的 a1a2与是否相等。如果相等，gg感悟经典

如图所示，在距一质量为m0、半径为R、密度均匀的大球体R处有一质量为m的质点，此时大球对质点的万有引力为F1，当从大球体中挖去一半径为R/2的小球体后，剩下的部分对质点m的万有引力为F2，求F1：F2.【解析】

根据万有引力定律，大球体对质点m的万有引力为F1Gm0m ①(2R)2m0 根据密度公式ρ=m/V，被挖去的小球体质量

m0m0 ②

8mGm0被挖去的小球体对质点m的万有引力为F=

3R2 ③ 1()2大球体剩余部分对质点m的万有引力F2为FFF ④

211由①②③④得 则F19

F27拓展：自然界中任何两个物体之间都存在万有引力，万有引力定律中两个物体的距离，对于相距很远、可以看作质点的物体，就是指两个质点的距离；对于均匀的球体，指的是两个球心的距离．

第三节 万有引力定律

答案：1.C 2.D 3.D 4.AB 5.C 6.B 7..2.0×10N 208． 2.0×10N 万有引力提供向心力 9.解答：（1）① 设地球和月球的质量分别为M、m，两球心之间的距离为r，月球的加速度大小为a1, 假设地球和月球之间的引力也满足F由牛顿第二定律得：Fma1 由① ② 得：a1 20

GMm ① 2r②

GM 2rGMm0 ③ 2R②地面物体的质量为m0，假设地球和该物体之间的引力满足F0不考虑地球的自转，引力和重力大小相等 所以，F0m0g ④ 由③ ④ 得：g (2)GM

2Ra1R1 ()2gr3600（3）由匀速圆周运动的知识得到：月球绕地球运行的向心加速度a(22)r； Ta24r1 ggT23600（4）比较上述结果得到：

a1a2 gg表明地球对月球的引力和对地面物体的引力的确都遵守平方反比定律，因而是同一种性质的力。