云南省峨山彝族自治縣高中物理第六章萬有引力與航天教案（打包7套）新人教版必修2.zip

云南省峨山彝族自治縣高中物理第六章萬有引力與航天教案（打包7套）新人教版必修2.zip,云南省,峨山彝族自治縣,高中物理,第六,萬有引力,航天,教案,打包,新人,必修 第3節(jié)　萬有引力定律 教學(xué)目標(biāo) 一、知識(shí)與技能 1、了解“月—地檢驗(yàn)”的基本思想，認(rèn)識(shí)萬物之間存在著引力，且都遵從相同的規(guī)律。 2、理解萬有引力定律的含義，并掌握基本的應(yīng)用方法。 3、知道引力常量的大小，理解該量對(duì)完善萬有引力定律的意義。 二、過程與方法 1、領(lǐng)會(huì)推導(dǎo)“月—地檢驗(yàn)”的過程，了解萬有引力定律的建立過程。 2、練習(xí)應(yīng)用萬有引力定律解決實(shí)際問題。 3、了解引力常量時(shí)卡文迪許在實(shí)驗(yàn)室利用扭秤，通過大量實(shí)驗(yàn)首先測出的。 三、情感、態(tài)度與價(jià)值觀 1、了解一些物理學(xué)史，理解牛頓、卡文迪許為人類所做的巨大貢獻(xiàn)。 2、通過牛頓現(xiàn)萬有引力定律的思考過程和卡文迪許扭秤的設(shè)計(jì)方法，滲透科學(xué)發(fā)現(xiàn)與 科學(xué)實(shí)驗(yàn)的方法論教育。 教學(xué)重點(diǎn) 1、由行星間引力推廣到萬有引力的思想過程——“月—地檢驗(yàn)”。 2、萬有引力定律的理解與應(yīng)用。 教學(xué)難點(diǎn) “月—地檢驗(yàn)”的思維過程及推導(dǎo)方法。 課前準(zhǔn)備 “月—地檢驗(yàn)”模型，卡文迪許扭秤模型，蘋果模型，計(jì)算器。 教學(xué)過程 一、復(fù)習(xí)引入 上節(jié)課我們學(xué)習(xí)了太陽與行星間的引力，推導(dǎo)出了太陽與行星間的引力規(guī)律。首先我們復(fù)習(xí)一下： 問題1. 行星為什么能夠繞太陽運(yùn)轉(zhuǎn)而不會(huì)飛離太陽？ 問題2. 太陽與行星間的引力與什么因素有關(guān)？遵從什么規(guī)律？ 正是由于太陽與行星間存在的引力，使得行星能夠繞太陽運(yùn)轉(zhuǎn)而不飛離太陽。 老師現(xiàn)在手上拿著一個(gè)蘋果，如果放手，蘋果會(huì)落到地面，即便把它拿到比較高仙人山公園山頂上或者世界最高峰上，它還是會(huì)落回地面上，不能離開地球，那又是什么力使得地面上空的物體不能離開地球，總要落回地面呢？ 又比如說，一位同學(xué)無論是站在仙人山上，還是在喜馬拉雅山上，都會(huì)感覺到重力的作用，這就意味著，這個(gè)力可以延伸到很遠(yuǎn)的地方。那它會(huì)不會(huì)作用在月球上？也就是說，月球受到地球的引力、人在地面上受到的重力，乃至太陽與各行星間的引力，會(huì)不會(huì)是同一種性質(zhì)的力？ 這節(jié)課我們就來深入研究這些問題。 二、新課教學(xué) （一）月—地檢驗(yàn) 幾百年前，牛頓也對(duì)這個(gè)問題冥思苦想，一個(gè)蘋果的落地引起了他的遐想。現(xiàn)在我們沿著它的思路，重新進(jìn)行一次檢驗(yàn)。 【展示“月—地檢驗(yàn)”模型】 1、檢驗(yàn)?zāi)康模菏固O果落地的力與維持月球繞地球運(yùn)動(dòng)的力是否是同一種性質(zhì)的力， 2、檢驗(yàn)方法：比較兩處引力產(chǎn)生的加速度是否符合相同的規(guī)律：， ，即“平方反比”。 （1）理論分析：地球半徑R=6.4×106m，地球與月球之間的距離是地球半徑的60倍。一個(gè)物體放在地球表面上受到的力和將這個(gè)物體放在月球軌道上所受到的引力，滿足什么比例關(guān)系？它們的加速度a又滿足什么比例關(guān)系？你可以算出物體在月球軌道上的加速度嗎？ （2）天文觀測：T=27.3天，地球半徑R=6.4×106m，地球與月球之間的距離是地球半徑的60倍。我們把物體放在月球軌道上，那么它會(huì)繞著地球做圓周運(yùn)動(dòng)，需要的向心力由物體與地球之間的引力提供，那向心加速度怎么求出來呢？ 【速算小競賽】計(jì)算出理論分析中的a2與天文觀測中的a2并作對(duì)比。 3、檢驗(yàn)結(jié)果：地球?qū)υ谠虑蜍壍郎系奈矬w的力與地球使蘋果下落的力是同一種性質(zhì)的力。 【設(shè)計(jì)思想】引導(dǎo)學(xué)生定量計(jì)算，用無可辯駁的事實(shí)證明猜想的正確性，增強(qiáng)學(xué)生的理性認(rèn)識(shí)。 有了這樣的一個(gè)基礎(chǔ)之后，牛頓又把這一規(guī)律進(jìn)一步地向前推了一步：他在想，那是否任意兩個(gè)物體之間都存在這種引力，并且都遵從這樣一種規(guī)律呢？牛頓大膽地把這個(gè)規(guī)律推廣開來，把它稱之為：萬有引力定律。 （二）萬有引力定律 1、內(nèi)容：自然界中任何兩個(gè)物體都相互吸引，引力的方向在它們的連線上，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。 2、表達(dá)式： （引導(dǎo)學(xué)生注意各個(gè)符號(hào)代表的物理意義） 3、適用條件： （1）適用于任意兩個(gè)可看作質(zhì)點(diǎn)的物體； 【教師補(bǔ)充】如果兩個(gè)物體不能看做質(zhì)點(diǎn)，就不能用這個(gè)公式計(jì)算。并不是這個(gè)公式不成立，而是要把這個(gè)物體進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆指睿賹?duì)各部分分別求引力然后再合成，我們在高中階段適當(dāng)了解一下就行了，不要求具體的計(jì)算。 如果兩個(gè)物體不能看做指點(diǎn)，但是有一種特殊的情況，就是： （2）質(zhì)量分布均勻的兩個(gè)球體間的引力計(jì)算。此時(shí)r取兩球心的距離。 4、萬有引力定律的意義【由學(xué)生發(fā)表感想，后作展示說明】 牛頓推導(dǎo)出了萬有引力定律，但是沒有給出G的取值，你覺得是什么原因呢？ 例如：兩同桌之間感受到了萬有引力了嗎？沒有，因?yàn)橐话愕膬蓚€(gè)物體的引力非常小，而當(dāng)時(shí)的測量的精確度不夠。引力小應(yīng)該是由于G這個(gè)比例系數(shù)小，那我們怎么去測量比較小的物理量呢？ 引導(dǎo)學(xué)生回想曾見過的模型： 總結(jié)上面兩個(gè)裝置的物理思想：放大微小形變。引出卡文迪許的扭秤實(shí)驗(yàn)。 直到牛頓的萬有引力定律發(fā)表一百多年后，同是英國的一位物理學(xué)家卡文迪許也用放大微小形變的思想設(shè)計(jì)了一個(gè)非常精確、巧妙的實(shí)驗(yàn)，最后測量出了G的取值。 （三）卡文迪許扭秤實(shí)驗(yàn) 我們在這里也模擬一下卡文迪許所做的實(shí)驗(yàn)。 【展示】卡文迪許扭秤實(shí)驗(yàn)的模擬器材。 【學(xué)生活動(dòng)】思考、闡述工作原理、動(dòng)手組裝、模擬實(shí)驗(yàn)。 引力常量 （講明單位的推導(dǎo)） 當(dāng)G的取值確定之后，兩物體之間的萬有引力就可以真正的、實(shí)際地進(jìn)行計(jì)算了。 【意義引導(dǎo)】牛頓最開始在發(fā)表萬有引力的時(shí)候，其實(shí)具有一定的假設(shè)性，卡文迪許通過測量兩個(gè)物體之間的萬有引力，求得了引力常量，并且反過來測量其他物體之間的引力，然后與這個(gè)公式計(jì)算的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)吻合得非常好，這說明萬有引力定律是完全正確的。 【例題練習(xí)、講解】 練習(xí)1、兩個(gè)質(zhì)量為50kg的人，相距1m時(shí)，他們之間的萬有引力是多少？ 解： （練習(xí)2圖） 練習(xí)2、如圖，兩球的質(zhì)量均勻分布，大小分別為m1、m2，則兩球間的萬有引力大小為 練習(xí)3、關(guān)于萬有引力定律的適用范圍，下列說法中正確的是( ) A.只適用于天體，不適用于地面物體 B.只適用于球形物體，不適用于其他形狀的物體 C.只適用于質(zhì)點(diǎn)，不適用于實(shí)際物體 D.適用于自然界中任意兩個(gè)物體之間 練習(xí)4、地球質(zhì)量大約是月球質(zhì)量的81倍，一個(gè)飛行器在地球與月球之間，當(dāng)?shù)厍驅(qū)λ囊驮虑驅(qū)λ囊Υ笮∠嗟葧r(shí)，這飛行器距地心的距離與距離月球的距離之比為多少？ 解：由題意得： 帶入數(shù)據(jù)得 探究：設(shè)想人類開發(fā)月球，不斷將月球上的礦藏搬運(yùn)到地球，假定經(jīng)過長時(shí)間的開采后，月球仍可看作均勻的球體，仍沿開采前的圓周軌道運(yùn)動(dòng)，則與開采前相比，地球與月球間的萬有引力將怎么變化？.月球繞地球運(yùn)動(dòng)的周期將怎樣變化？ 三、課堂小結(jié)： 【學(xué)生活動(dòng)】讓學(xué)生概括總結(jié)本節(jié)的內(nèi)容?！军c(diǎn)評(píng)】總結(jié)課堂內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生概括總結(jié)能力。 四、布置作業(yè)：教材P41問題與練習(xí) 第2、3題。 五、板書設(shè)計(jì) §3 萬有引力定律 一、月—地檢驗(yàn)： R 60R 理論檢驗(yàn)：a2=0.0027222m/s2 天文觀測：a2=0.0027221m/s2 ? ● 結(jié)論：月球、地面物體所受地球的引力與太陽對(duì)行星的引力是同一種性質(zhì)的力。 二、萬有引力定律 1、內(nèi)容： 2、表達(dá)式： 2、適用條件： （1）適用于任意兩個(gè)可看作質(zhì)點(diǎn)的物體 （2）質(zhì)量分布均勻的兩個(gè)球體間引力計(jì)算時(shí)，r可取兩球心的距離 三、卡文迪許扭秤實(shí)驗(yàn) 引力常量 - 5 -