万有引力定律优秀教学设计

第一篇：万有引力定律优秀教学设计

《万有引力定律》教案分析

一、教学目标

【知识与技能】

了解万有引力定律的发现思路和过程;知道什么是万有引力定律;知道万有引力常量以及它的测量方法。

【过程与方法】

通过逐步建立万有引力定律的过程，提高演绎思维能力与归纳概括能力，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。

【情感态度与价值观】

感受物理学的科学魅力，形成严谨的思维方式。

二、教学重难点

【重点】

月--地检验，万有引力定律，引力常量。

【难点】

月--地检验的思路。

三、教学过程

环节一：导入新课

教师带领学生回顾太阳与行星的引力公式。

教师追问：行星与太阳间的引力能使行星不能飞离太阳，那是什么力使地面的物体不能离开地球，总要落回地面呢?

环节二：新课讲授

(一)万有引力的猜想

教师讲述牛顿对苹果思考的故事：苹果成熟后会受重力掉落在地面，如果苹果树长在最高的山顶上，苹果也会受重力落到地面上，并且这个力没有明显的变化，如果苹果树延伸到月球上，这个力会不会作用到月球上?

引出猜想：拉住月球使它绕地球运动的力，与拉着苹果下落的力是否是同种力?

第二篇：《万有引力定律》教学设计

《万有引力定律》教学设计 刘立刚

教材分析

本节是在学习了太阳与行星的引力后，探究地球与月球，地球与地面上的物体之间的作用力是否与太 阳与行星间的作用力是同性质得力，从而得出万有引力定律。课本通过一些逻辑思维的铺垫，让学生在现有的知识基础身于历史的背景下，经历一次“发现”万有引力的过程。

《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。它是本章的重点内容，同时，本节内容也是下节课教学内容的基础，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，能熟练运动牛顿运动定律解决动力学问题。

从知识建构来看，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，同时根据上节课“说一说”中的 问题，很容易在他们脑中形成这样一个问题：太阳与行星间引力规律是否适用于我们与地球间的相互作用？从而为我们进一步演绎万有引力定律“发现之旅”，确定了转接点，也引入本节新课内容。已经完全具备深入探究和学习万有引力定律的起点能力。教学目标

一、知识与技能

1、了解万有引力定律得出的思路和过程。

2、理解万有引力定律的含义及公式的适用范围。并会用万有引力定律公式解决简单的引力计算问题。

3、理解万有引力常量的意义及测定方法，了解卡文迪许实验室。

二、过程与方法

1、在万有引力定律建立过程的学习中，学习发现问题、提出问题、猜想假设与推理论证等方法。

2、培养学生研究问题时，抓住主要矛盾，简化问题，建立理想模型的处理问题的能力。

三、情感态度与价值观

1、通过牛顿在前人的基础上发现万有引力定律的思考过程，说明科学研究的长期性，连续性及艰巨性，提高学生科学价值观。

2、经过万有引力常量测定的学习，让学生体会科学的方法论和物理常量数量级的重要性 教学重、难点

1、月-地检验的推到过程。

2、万有引力定律的内容及表达公式。教学设计

一、新课引入

教师活动

通过上节的分析，我们已经知道了我们太阳与行星间的引力规律，那么： 1.行星为什么能够绕太阳运转而不会飞离太阳？ 2.行星与太阳间的引力与什么因素有关？

3.可以根据哪些已知规律推导出推出太阳与行星间的引力遵从的是什么样的规律？

4.公式中的G是比例系数，F是太阳和行星之间的引力，正是太阳和行星之间的引力使得行星不能飞 离太阳。那么大家想到过，又是什么力使得地面的物体不能离开地球，总要落回地面呢？ 为了研究这个问题，下面我们继续来体验一下：牛顿发现万有引力定律的思维过程。学生活动（引导学生回答，教师及时纠正补充）

行星与太阳间的引力提供作为行星绕太阳近似圆周运动的向心力，从而使得行星不能飞离太阳。

行星与太阳间的引力F与太阳和行星之间的距离r，行星质量m和太阳质量M有关。根据开普勒第一、第二定律和牛顿第三定律推出太阳与行星间的引力遵从的规律。

二、新课教学

（一）进一步猜想

教师活动

演示：将塑料制成且内部空心的苹果置于某位学生头顶不远处，静止释放。思考：

1．苹果为什么只砸向这位同学，而不是砸向其他同学呢？ 2．那么受到重力又是怎么产生的呢？

3．地球对苹果的引力和太阳对行星的引力是否根本就是同一种力？若是这样，物体离地面越远，其受到地球的引力就应该越小，比如我们爬到高山上时，察觉到我们受到重力减小了？为什么？

4．这样的高度比起天体之间的距离来说，简直太小了。如果我们再往远处设想，物体延伸到月球 那么远，物体将会怎么样运动？

学生活动（观察苹果的运动，启发学生提出问题，并进行思考讨论）

1.由于重力方向竖直向下，苹果在其重力作用下，在这位同学头顶正上方可认为做自由落体运动。2．由于地球对苹果的吸引力而产生的。

3．可能是同一种力。没有明显减弱，可能因为还不够远。4．可能这个物体会象月球那样绕着地球运动。

（二）月-地检验

教师活动

假定上述猜想成立，月球和苹果的地位相当，则地球对月球的力与地球对苹果的力应该同样遵从“平方反比”律，即，那么月球轨道上的物体受到的引力比他在地面附近受到的引力要小。创设

8情景：在牛顿时代，重力加速度g、月-地的距离r、月球的公转周期T都能精确的测定，已知r=3．8×10m，2T=27 ．3天，g=9．8m/s，月球轨道半径即月-地的距离r为地球半径R的60倍，那么： ①在月球轨道上的物体受到的引力F1是它在地面附近受到的引力F2 的几分之一？ ②物体在月球轨道上的加速度a（月球公转的向心加速度）是它在地面附近下落的加速度g重力加速度（力加速度）的几分之一？可见：用数据说明上述设想的正确性，牛顿的设想经受了事实的检验，地球对月球的力，地球对地面物体的力真是同一种力。至此，平方反比律已经扩展到太阳与行星之间，地球与月球之间、地球对地面物体之间。

学生活动（通过创设情景中数据，让学生进行定量计算）

①设物体的质量为m在月球轨道上的物体受到的引力，物体在地面附近受到的，则有

②设质量为m的物体在月球的轨道上运动的加速度（月球公转的向心加速度）为a，则，r=60R，得，代入数据解得

（三）万有引力定律

既然太阳与行星之间，地球与月球之间、地球对地面物体之间具有与两个物体的质量成正比，跟它们的距离的二次方成反比的引力。那么我们可以更大胆设想：是否任何两个物体之间都存在这样的力？很可能有，只是因为我们身边的物体质量比天体的质量小得多，我们不易觉察罢了，于是我们可以把这一规律推广到自然界中任意两个物体间，即具有划时代意义的万有引力定律． 学生活动

提出问题，阅读教材：

1．什么是万有引力？并举出实例。

2．万有引力定律怎样反映物体间相互作用的规律？其数学表达式如何？并注明每个符号单位和物理意义。3．万有引力定律的适用条件是什么？

4．你认为万有引力定律的发现有何深远意义？ 对万有引力定律的理解：

A.普遍性：万有引力存在于任何两个物体之间，只不过一般物体的质量与星球相比太小了，他们 之间的万有引力也非常小，完全可以忽略不计。

B.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。

C.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。

D.适用性：只适用于两个质点间的引力，当物体之间的距离远大于物体本身时，物体可看成质点；当两物 体是质量分布均匀的球体时，它们间的引力也可直接用公式计算，但式中的r是指两球心间的距离。（提出问题，引导学生根据问题阅读教材P70-71，教师引导总结）。

1.万有引力是普遍存在于宇宙中任何有质量的物体之间的相互吸引力。日对地、地对月、地对地面上物体的引力都是其实例。

2.万有引力定律的内容是：宇宙间一切物体都是相互吸引的。两物体间的引力大小，跟它们的质量的乘积成正比，跟它们间的距离平方成反比． 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：kgr为两个物体间的距离，单位：m.G为万有引力-11 2222． 常量：G=6．67×10N·m/kg，它在数值上等于质量是1Kg的物体相距米时的相互作用力，单位：N·m/kg

注意：只适用于两个质点间的引力，当物体之间的距离远大于物体本身时，物体可看成质点；当两物体是质量分布均匀的球体时，它们间的引力也可直接用公式计算，但式中的r是指两球心间的距离。4．万有引力定律的发现有着重要的物理意义：它对物理学、天文学的发展具有深远的影响；它把地面上物体运动的规律和天体运动的规律统一起来；对科学文化发展起到了积极的推动作用，解放了人们的思想，给人们探索自然的奥秘建立了极大信心，人们有能力理解天地间的各种事物。

（四）万有引力常量

教师活动

牛顿发现了万有引力定律，却没有给出引力恒量的数值。由于一般物体间的引力非常小，用实验测定极其困难。直到一百多年之后，才由英国的卡文迪许用精巧的扭秤测出。动画展示：（教材中没有，补充给学生，如右图）并介绍构造、演示实验过程，引导学生一起分析

原理。测引力（极小）转化为测引力矩，再转化为测石英丝扭转角度，最后转化为光点在刻度尺上移动的距离（较大）。根据预先求出的石英丝扭转力矩跟扭转角度的关系，可以证明出扭转力矩，进而求得引力，-11 22确定引力恒量的值G=6．754×10N·m/kg。根据上述资料结合教材，思考问题：

1.试比较卡文迪许测定引力常量的值G和现代引力常量G。并尝试说明卡文迪许在测G值时巧妙 在哪里？

2.引力常量的测定有何实际意义？

课堂总结：通过本节学习，掌握了万有引力定律得出的思路和过程，通过月-地检验及其推广，得出万有引力定律的表达式及适用条件。

学习了万有引力定律后我们可以利用万有引力定律求任意两个物体之间的引力，求重力加速度。板书设计：

万有引力定律

一、月-地检验

猜想：天上与人间的力可能是同性质的力 检验：月-地检验

结论：两种计算结果一样，验证了是同性质的力

二、万有引力定律

1、内容

2、表达式

3、使用条件

4、理解

三、引力常量的测定 课堂练习

1、关于半块砖与整块砖的重力加速度的关系，正确的说法是（）A．由于半块砖的质量是整块砖的一半，故半块砖的重力加速度是整块砖的2倍 B．由于半块砖的重力是整块砖的一半，故半块砖的重力加速度是整块砖的一半 C．同一地点的半块砖与整块砖的重力加速度相同，与其质量、重力无关 D．无法确定二者间的关系

2、关于万有引力常量G，以下说法正确的是（）A．在国际单位制中，G的单位是m/kg B．在国际单位制中，G的数值等于两个质量各1kg的物体，相距1C．在不同星球上，G的数值不一样 D．在不同的单位制中，G的数值不一样

3、要使两物体间万有引力减小到原来的1/4，可采用的方法是（）A．使两物体的质量各减少一半，距离保持不变 B．使两物体间距离增至原来的2倍，质量不变 C．使其中一个物体质量减为原来的1/4，距离不变 D．使两物体质量及它们之间的距离都减为原来的1/4 布置作业

课后完成问题与练习中的问题。

查找阅读牛顿生平相关资料

教学反思：教学过程设计积极贯彻“学为主体，教为主导”的教学思想。主导作用表现在，组织课堂教学、激发学生学习动机；提供问题的背景，引导学生学习；注意把握激发、疏导、深化、迁移、创造等环节，发展学生思维；注意评价学生的学习，促进学生积极思维，主动获取知识，达到会学的目的。

在课堂上，应积极倡导学生独立思考、自主学习，主动探究。同时还要根据学生的需要和课堂的实际情况，对习注重培养学生的推理能力和科学思维方法。通过学生自己的探索、研究，体现出直觉思维与理论思维的结合，并利用归纳的方法，体现了再现思维与创造思维的结合。

教学过程中充分利用现代教育技术，发展了学生的兴趣，有效突破了教学难点。使学生较好地建立起正确的物理图景，较顺利的从形象思维过渡到抽象思维。题的难度适当增加。

时的相互吸引力

第三篇：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。

第四篇：万有引力定律教学设计 朱振杰

万有引力定律教学设计

【教学目标】

一、知识与技能

1、了解万有引力定律得出的思路和过程，知道重物下落和天体运动的统一性。

2、理解万有引力定律的含义并会用万有引力定律公式解决简单的引力计算问题。

3、知道万有引力定律公式的适用范围。

4、理解万有引力常量的意义及测定方法，了解卡文迪许实验室。

二、过程与方法

1、在万有引力定律建立过程的学习中，学习发现问题、提出问题、猜想假设与推理论证等方法。

2、培养学生研究问题时，抓住主要矛盾，简化问题，建立理想模型的处理问题的能力。

三、情感态度与价值观

1、通过牛顿在前人的基础上发现万有引力定律的思考过程，说明科学研究的长期性，连续性及艰巨性，提高学生科学价值观。

2、经过万有引力常量测定的学习，让学生体会科学的方法论和物理常量数量级的重要性 【教学重点】

1、月-地检验的推到过程。

2、万有引力定律的内容及表达公式。【教学重点】

1、对万有引力定律的理解。

2、使学生能把地面上的物体所受重力与其他星球与地球之间存在的引力是同性质的力联系起来。【教学设计思想】

在本节课教学，将让学生继续经历上节课的万有引力定律“发现之旅”，为此使整个教学流程力图体现如下规律发现过程: 进一步猜想：“天上”的力与“人间”的力可能出于同一本源？ 月-地检验：这个大胆的想法要由事实检验。

更大胆地猜想：是否任意两个物体之间都存在这样的引力？

得到万有引力定律：（G为引力常量）。

检验万有引力定律的普适性：卡文迪许测定万有引力常量G.通过这个假想——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，体会这种充满着大胆的设想、巧妙的验证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 教师活动：

通过上节的分析，我们已经知道了我们太阳与行星间的引力规律，那么： A.行星为什么能够绕太阳运转而不会飞离太阳？ B.行星与太阳间的引力与什么因素有关？

C.可以根据哪些已知规律推导出推出太阳与行星间的引力遵从的是什么样的规律？

公式中的G是比例系数，F是太阳和行星之间的引力，正是太阳和行星之间的引力使得行星不能飞离太阳。那么大家想到过，又是什么力使得地面的物体不能离开地球，总要落回地面呢？

为了研究这个问题，下面我们继续来体验一下：牛顿发现万有引力定律的思维过程。学生活动：

（引导学生回答，教师及时纠正补充）

A.行星与太阳间的引力提供作为行星绕太阳近似圆周运动的向心力，从而使得行星不能飞离太阳。

B.行星与太阳间的引力F与太阳和行星之间的距离r，行星质量m和太阳质量M有关。

C.根据开普勒第一、第二定律和牛顿第三定律推出太阳与行星间的引力遵从的规律：。

二、授新课

（一）、进一步猜想 教师活动：

演示：将塑料制成且内部空心的苹果置于某位学生头顶不远处，静止释放。诱思：

1.苹果为什么只砸向这位同学，而不是砸向其他同学呢？ 2.那么受到重力又是怎么产生的呢？ 3.地球对苹果的引力和太阳对行星的引力是否根本就是同一种力？若是这样，物体离地面越远，其受到地球的引力就应该越小，比如我们爬到高山上时，察觉到我们受到重力减小了？为什么？

4.这样的高度比起天体之间的距离来说，简直太小了。如果我们再往远处设想，物体延伸到月球那么远，物体将会怎么样运动？

于是我们可以提出这样的猜想：太阳对行星的引力，地球对月球的力，地球对地面上物体的力，也许真是同一种力，遵循相同的规律？ 学生活动：

（观察苹果的运动，启发学生提出问题，并进行思考讨论）

1.由于重力方向竖直向下，苹果在其重力作用下，在这位同学头顶正上方可认为做竖直向下的自由落体运动。2.由于地球对苹果的吸引力而产生的。

.3.可能是同一种力。

没有明显减弱，可能因为还不够远。

4.可能这个物体会象月球那样绕着地球运动。

（二）、月-地检验 教师活动：

假定上述猜想成立，月球和苹果的地位相当，则地球对月球的力与地球对苹果的力应该同样遵从“平方反比”律，即，那么月球轨道上的物体受到的引力比他在地面附近受到的引力要小.创设情景：

在牛顿时代，重力加速度g、月-地的距离r、月球的公转周期T都能精确的测定，已知r=3.8×108m,T=27.3天, g=9.8m/s2，月球轨道半径即月-地的距离r为地球半径R的60倍，那么：

①在月球轨道上的物体受到的引力F1是它在地面附近受到的引力F2 的几分之一？

②物体在月球轨道上的加速度a（月球公转的向心加速度）是它在地面附近下落的加速度g重力加速度（重力加速度）的几分之一？

可见：用数据说明上述设想的正确性，牛顿的设想经受了事实的检验，地球对月球的力，地球对地面物体的力真是同一种力。至此，平方反比律已经扩展到太阳与行星之间，地球与月球之间、地球对地面物体之间.学生活动：

（通过创设情景中数据，让学生进行定量计算）

①设物体的质量为m在月球轨道上的物体受到的引力，物体在地面附近受到的，则有

②设质量为m的物体在月球的轨道上运动的加速度（月球公转的向心加速度）为a，则，r=60R，得，代入数据解得

（三）、万有引力定律 教师活动：

既然太阳与行星之间，地球与月球之间、地球对地面物体之间具有与两个物体的质量成正比,跟它们的距离的二次方成反比的引力。那么我们可以更大胆设想：是否任何两个物体之间都存在这样的力？很可能有，只是因为我们身边的物体质量比天体的质量小得多，我们不易觉察罢了，于是我们可以把这一规律推广到自然界中任意两个物体间，即具有划时代意义的万有引力定律.提出问题，阅读教材： 1.什么是万有引力？并举出实例。

2．万有引力定律怎样反映物体之间相互作用的规律？其数学表达式如何？并注明每个符号的单位和物理意义。3.万有引力定律的适用条件是什么？

4.你认为万有引力定律的发现有何深远意义？ 对万有引力定律的理解：

A、普遍性：万有引力存在于任何两个物体之间，只不过一般物体的质量与星球相比太小了，他们之间的万有引力也非常小，完全可以忽略不计。B、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。C、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。

D、适用性：只适用于两个质点间的引力，当物体之间的距离远大于物体本身时，物体可看成质点;当两物体是质量分布均匀的球体时，它们间的引力也可直接用公式计算，但式中的r是指两球心间的距离。学生活动：

（提出问题，引导学生根据问题阅读教材P70-71，教师引导总结）1.万有引力是普遍存在于宇宙中任何有质量的物体之间的相互吸引力。日对地、地对月、地对地面上物体的引力都是其实例。

2.万有引力定律的内容是：宇宙间一切物体都是相互吸引的。两物体间的引力大小，跟它们的质量的乘积成下比，跟它们间的距离平方成反比.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：G=6.67×10-11 N•m2/kg2，它在数值上等于质量是1Kg的物体相距米时的相互作用力，单位：N•m2/kg2.3.只适用于两个质点间的引力，当物体之间的距离远大于物体本身时，物体可看成质点;当两物体是质量分布均匀的球体时，它们间的引力也可直接用公式计算，但式中的r是指两球心间的距离。.4.万有引力定律的发现有着重要的物理意义：它对物理学、天文学的发展具有深远的影响；它把地面上物体运动的规律和天体运动的规律统一起来；对科学文化发展起到了积极的推动作用，解放了人们的思想，给人们探索自然的奥秘建立了极大信心，人们有能力理解天地间的各种事物。

（四）、万有引力常量 教师活动：

动画展示：（教材中没有，补充给学生，如右图）并介绍构造、演示实验过程，引导学生一起分析原理。

测引力（极小）转化为测引力矩，再转化为测石英丝扭转角度，最后转化为光点在刻度尺上移动的距离（较大）。根据预先求出的石英丝扭转力矩跟扭转角度的关系，可以证明出扭转力矩，进而求得引力，确定引力恒量的值G=6.754×10-11 N•m2/kg2。根据上述资料结合教材，思考问题：

1.试比较卡文迪许测定引力常量的值G和现代引力常量G。并尝试说明卡文迪许在测 G值时巧妙在哪里？ 2.引力常量的测定有何实际意义？ 学生活动：

著变化量与微小量的关系，算出微小变化量。

2.卡文迪许在测定引力恒量G，表明万有引力定律适用于地面的任何两个物体，用实验方法进一步证明了万有引力定律的普适性；同时使得包括计算星体质量在内的关于万有引力定律的定量计算成为可能。

（五）、实践探究 创设情景：

1.请估算这两位同学，相距1m远时它们间的万有引力多大？（可设他们的质量为50kg）

2.已知地球的质量约为6.0×1024kg，地球半径为6.4×106m，请估算其中一位同学和地球之间的万有引力又是多大？

3.已知地球表面的重力加速度，则其中这位同学所受重力位多少?并比较万有引力和重力？ 本题小结：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。学生

活动：两位同学靠拢后离开三次以上.学生思考回答：万有引力太小。根据情景中数据，学生进行估算： 1.由万有引力定律得：

代入数据得：F1=1.7×10-7N 2.由万有引力定律得： 代入数据得：F2=493N 3.，比较结果万有引力比重力大．原因是在地球表面上的物体所受万有引力可分解为重力和自转所需的向心力． 学生活动：

认真总结概括本节内容，完成知识网络框架图（如下图），并把自己这节课的体会写下来、比较黑板上的小结和自己的小结，进而进行生生互评。学生体会：

发现万有引力定律的思维过程：假想——理论推导——实验检验 作业：P71页1-3题

第五篇：《万有引力定律在天文学上的应用》教学设计

《万有引力定律在天文学上的应用》教学设计

课题名称

万有引力定律在天文学上的应用

科目

物理

年级

高一级

教学时 间 1课时

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，对天文学的发展起了很大的推动作用，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两条思路要交待清楚。

1．地面附近物体与地球间的万有引力约等于物体的重力，即F引＝mg．可得出计算天体质量的另一种方法。

2．把环绕天体（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，讨论卫星半径等问题。

本节内容是这一章的重点，是万有引力定律在实际中的具体应用．利用万有引力定律除了可求出中心天体的质量外还可发现未知天体．

学情分析

本节课的学习者特征分析主要是根据学生的实际情况做出的：

1．学生是实验二中高一（5）班学生；

2．学生已经基本掌握万有引力定律和圆周运动的知识；

3．学生的基础和学习习惯不太好。

4．设计重趣味性与知识性的结合。

教学目标

一、知识与技能

1．了解行星绕恒星运动及卫星的运动的共同点：万有引力作为行星、卫星圆周运动的向心力；

2．了解万有引力定律在天文学上有重要应用；

3．会用万有引力定律计算天体的质量。

二、过程与方法

1．由地面附近物体与地球间的万有引力约等于物体的重力，即F引＝mg．来于计算天体（中心体）的质量。

2．通过把环绕天体（或卫星）的运动看成是匀速圆周运动，然后根据F引＝F向，用于计算天体（中心体）的质量。

3．通过万有引力定律在实际中的应用，培养学生理论联系实际的能力

三、情感态度与价值观

1．利用设置丰富的问题情境，鼓励学生从多角度思考、探索、交流，激发学生的好奇心和主动学习的欲望；

2．利用万有引力定律可以发现求知天体，学生懂得理论来源于实践，反过来又可以指导实践的辩证唯物主义观点。

3．通过介绍亚当斯与勒威耶的历史奇缘，激发学生对科学家探究真理的崇拜之情。

教学重点

1．环绕天体的运动：如月球绕地球的运动；行星绕太阳的运动的向心力是由万有引力提供的。

2．会用已知条件求中心天体的质量。

教学难点

根据已有条件求中心天体的质量。

教学资源

（1）给同学们准备一些相关资料；

（2）教师自制的多媒体课件；

（3）上课环境为多媒体大屏幕环境。

《万有引力定律在天文学上的应用》教学过程描述

教学活动 1

（一）师生互动，激趣导入

1．教师展示：美国网站2007年8月14日报道，世界上第一个太空旅馆“银河套房酒店”有望在2012年建成，届时太空迷们翱翔宇宙的梦想将成为现实。当然，太空旅馆房价不菲，每位房客入住3天的费用是400万美元（约合人民币3000万元）。2007年从俄罗斯发射升空充气式太空酒店，预计于2015年建造完毕并投入使用。入住费用100万美元。

2．引入课题：万有引力定律的天文学上的应用

教学活动

（二）问题启发，合作探究

1．创设情景：（可以与实际不符）

如姚明在旅馆巧遇卡文迪许，于是他们谈论起测地球质量的问题，于是引入了本节课的第一个问题，测天体的质量。

2．新知识的探究

方法一：

老师：请学生回顾当初卡文迪许测出地球质量的方法，学生：（分组探究）

活动过程：

对象的选取：

站在地面上的姚明

满足的规律：

在可忽略中心天体自转的影响时，根据万有引力等于重力的关系来计算其质量 教学活动

方程的建立：

得出的结论：

在已知所求天体M的半径R和表面重力加速度的情况下可用上式

教学活动

（三）规律探究，另解方法

方法二：

老师：引导学生讨论在太空旅馆里可用上述方法测地地球质量吗？

旅馆里的一些情况介绍

●一天内看15次日出

●感受80多分钟环游地球的快感

●像蜘蛛侠一样在卧室内“飞檐走壁”

学生：不能，太空中处于完全失重

老师：请学生思考在旅馆里有没有其它测量地球质量的方法呢？

活动过程：

对象的选取：

太空酒店里的姚明

满足的规律：

万有引力提供向心力

方程的建立：

得出的结论：

在已知所求天体M的行星或者卫星m轨道半径r和周期T的情况下可用上式

教学活动

（四）例题示范，巩固提高

例如：若把银河套房酒店建在月球上，某同学在资料上查得月球到地球的球心距离为r =4×108m,酒店工作人员记录了他们绕地球运行的周期为30天，求：地球的质量。

解：月球绕地球运行的向心力即月地间的万有引力 即有：

得：

教学活动

（五）规律拓展，密度测量

老师讲授：几种常用的求密度的方法

一、根据环绕天体绕中心天体表面转动时

二、根据环绕天体绕中心天体在以某高度转动时

三、已知中心天体的半径和表面重力加速度时

教学活动

教学活动 7

（六）应用之二，发现未知天体

温馨提示：

只能求中心天体的质量，不能环绕天体的质量。

老师：环绕天体的轨道半径可以计算吗？

根据，而，两式联立得：

在18世纪发现的第七个行星──天王星的运动轨道，总是同根据万有引力定律计算出来的有一定偏离。当时有人预测，肯定在其轨道外还有一颗未发现的新星。后来，亚当斯和勒威耶在预言位置的附近找到了这颗新星。后来，科学家利用这一原理还发现了许多行星的卫星，由此可见，万有引力定律在天文学上的应用，有极为重要的意义。

老师：介绍亚当斯与勒威耶的历史奇缘（六点对比）

剑桥大学毕业，1843年开始在母校任教：1．巴黎工艺学院毕。1837年任母校天文教师，早在剑桥大学学习时，亚当斯就注意到有关天王星运动出现反常现象的问题。1842年正式研究。2．1845年，当时的巴黎天文台台长阿喇果建议他研究天王星运动的反常问题。3．1844年以后，亚当斯研究了这些观测资料，计算了影响天王星运动的一颗未知行星的轨道要素、质量和日心黄经，并预言未知行星的位置。3．利用有关天王星的18次测资料，运用万有引力定律，通过求解33个方程，计算出对天王星起摄动作用的未知行星的轨道和质量，并且预测了它的位置。4．向格林尼治天文台台长艾里共六次报告了他的计算结果，但未受重视。他将计算结果呈送给法国科学院，他的工作在法国同行中受到了冷遇。5．这样将发现海王星的机会就让给了德国天文学家伽勒和勒威耶。亚当斯是一位十分谦虚的人，在对待海王星发现的优先权问题上没有进行声辩。这样他虽然暂时失去了某些荣誉，但他始终受到同行的赞赏和尊重，5他还写信给当时拥有较大望远镜的几个天文学家，请求帮助观测。伽勒收到勒威耶信的当天晚上，就观测搜寻，仅用一个半小时就在偏离勒威耶预言的位置52'处观测到了这颗当时星图上没有的星。英国皇家学会授予他柯普利奖章6曾（1851～1853年，1874～1876年）两次被选为英国皇家天文学会会长，勒威耶于1854～1870及1873～1877年两度出任巴黎天文台台长

（七）课堂小节，形成体系

主要内容1．天体质量计算；2．天体密度计算；知天体。

主要方法

用万有引力定律和圆周运动知识处理天体问题

3．发现未

主要结论

两个质量表达式

三个密度表达式