《2022年高一物理 第六章 萬(wàn)有引力定律 二、萬(wàn)有引力定律(第一課時(shí)) 人教大綱版第一冊(cè)》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2022年高一物理 第六章 萬(wàn)有引力定律 二、萬(wàn)有引力定律(第一課時(shí)) 人教大綱版第一冊(cè)（7頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、2022年高一物理 第六章 萬(wàn)有引力定律 二、萬(wàn)有引力定律(第一課時(shí)) 人教大綱版第一冊(cè) ●本節(jié)教材分析 這節(jié)課主要講述了萬(wàn)有引力發(fā)現(xiàn)的過程及牛頓在前人工作的基礎(chǔ)上，憑借他超凡的數(shù)學(xué)能力證明萬(wàn)有引力的一般規(guī)律的思路與方法. 這節(jié)課的主要思路是：由圓周運(yùn)動(dòng)和開普勒運(yùn)動(dòng)定律的知識(shí)，得出行星和太陽(yáng)之間的引力跟行星的質(zhì)量成正比，跟行星到太陽(yáng)的距離的平方成反比，并由引力的相互性得出引力也應(yīng)與太陽(yáng)的質(zhì)量成正比.這個(gè)定律的發(fā)現(xiàn)把地面上的運(yùn)動(dòng)與天體運(yùn)動(dòng)統(tǒng)一起來(lái)，對(duì)人類文明的發(fā)展具有重要意義.并為高中階段無(wú)法證明橢圓軌道的情況而只能近似以圓軌道來(lái)處理提供一種“近似”的物理思路.這是一種極好的研究物理的

2、方法. 本節(jié)內(nèi)容包括發(fā)現(xiàn)萬(wàn)有引力的思路及過程、萬(wàn)有引力定律的推導(dǎo). ●教學(xué)目標(biāo) 一、知識(shí)目標(biāo) 1.了解萬(wàn)有引力定律得出的思路和過程. 2.理解萬(wàn)有引力定律的含義并會(huì)推導(dǎo)萬(wàn)有引力定律. 3.知道任何物體間都存在著萬(wàn)有引力，且遵循相同的規(guī)律. 二、能力目標(biāo) 1.培養(yǎng)學(xué)生在處理問題時(shí)，要抓住主要矛盾，簡(jiǎn)化問題，建立模型的能力與方法. 2.培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)推理能力. 三、德育目標(biāo) 通過牛頓在前人的基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)萬(wàn)有引力的思想過程，說明科學(xué)研究的長(zhǎng)期性、連續(xù)性及艱巨性. ●教學(xué)重點(diǎn) 1.萬(wàn)有引力定律的推導(dǎo). 2.萬(wàn)有引力定律的內(nèi)容及表達(dá)公式. ●教學(xué)難點(diǎn) 1.對(duì)萬(wàn)有引力定律的理

3、解. 2.使學(xué)生能把地面上的物體所受的重力與天體間的引力是同性質(zhì)的力聯(lián)系起來(lái). ●教學(xué)方法 1.對(duì)萬(wàn)有引力定律的推導(dǎo)——采用分析推理、歸納總結(jié)的方法. 2.對(duì)疑難問題的處理——采用講授法、例證法. ●教學(xué)用具 投影儀、投影片. ●課時(shí)安排 1課時(shí) ●教學(xué)過程 ［投影］本節(jié)課的學(xué)習(xí)目標(biāo) 1.了解萬(wàn)有引力定律得出的思路和過程. 2.理解萬(wàn)有引力定律的含義并會(huì)推導(dǎo)萬(wàn)有引力定律. 學(xué)習(xí)目標(biāo)完成過程 一、導(dǎo)入新課 開普勒在前人的基礎(chǔ)上,經(jīng)過計(jì)算總結(jié)出了他的三條定律,請(qǐng)同學(xué)們回憶一下,第一定律、第三定律的內(nèi)容是什么? 開普勒第一定律:所有的行星圍繞太陽(yáng)運(yùn)行的軌道都是橢圓，太

4、陽(yáng)處在所有橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上. 開普勒第三定律：所有行星的軌道的半長(zhǎng)軸的三次方與公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等. 通過對(duì)開普勒定律的學(xué)習(xí),知道了行星運(yùn)動(dòng)時(shí)所遵循的規(guī)律,那么行星為什么要做這樣的運(yùn)動(dòng)呢?今天我們共同來(lái)學(xué)習(xí)、探討這一問題. 二、新課教學(xué) (一)萬(wàn)有引力定律的得出. A.基礎(chǔ)知識(shí) 請(qǐng)同學(xué)們閱讀課本第一自然段,同時(shí)考慮下列問題. ［投影出示］ 1.古代人們認(rèn)為天體做圓周運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)原因是什么? 2.開普勒時(shí)代的人們對(duì)天體運(yùn)動(dòng)原因的看法與古代人的看法是否相同? 3.伽利略認(rèn)為的原因是什么? 4.開普勒認(rèn)為的原因是什么? 5.笛卡爾的觀點(diǎn)又是什么? 6.牛頓時(shí)代的人持

5、什么樣的觀點(diǎn)? ［學(xué)生活動(dòng)］閱讀課文,根據(jù)課文的描述找出相應(yīng)的答案: 1.古代人們認(rèn)為天體做的是完美而又神圣的圓周運(yùn)動(dòng),所以認(rèn)為天體做這樣的運(yùn)動(dòng)是無(wú)需什么動(dòng)因的. 2.開普勒時(shí)代的人不再像古人那樣認(rèn)為天體做這樣的運(yùn)動(dòng)是無(wú)需原因的,所以在這一時(shí)代人們對(duì)天體運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)原因產(chǎn)生出好多種不同的動(dòng)力學(xué)解釋. 3.伽利略認(rèn)為，一切物體都有合并的趨勢(shì),正是由于這種趨勢(shì)導(dǎo)致了天體做圓周運(yùn)動(dòng). 4.開普勒認(rèn)為,行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng),一定是受到了來(lái)自太陽(yáng)的類似于磁力的作用,在這種磁力的作用下天體才得以做圓周運(yùn)動(dòng). 5.笛卡爾認(rèn)為，行星的運(yùn)動(dòng)是因?yàn)樵谛行堑闹車嬖谝环N旋轉(zhuǎn)的物質(zhì)(以太)作用在行星上,使得行星

6、繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng). 6.牛頓時(shí)代的科學(xué)家對(duì)天體運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)解釋有了更進(jìn)一步的認(rèn)識(shí),他們認(rèn)為行星所以要繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)是因?yàn)樾行鞘艿搅颂?yáng)對(duì)它的引力作用,并且他們?cè)趫A形軌道的前提下證明,這個(gè)引力的大小跟行星到太陽(yáng)的距離的二次方成反比. B.深入探究 從開普勒第一定律可知,行星運(yùn)動(dòng)時(shí)的軌道并不是圓形的,而是一橢圓軌道,那么在橢圓軌道下這個(gè)引力大小是否還和距離的二次方成反比呢? 請(qǐng)同學(xué)們閱讀課文二～十自然段,同時(shí)考慮下面問題: ［投影出示］ 1.牛頓是否證明了上面疑問? 2.我們對(duì)證明過程做了如何的處理? 3.根據(jù)圓周運(yùn)動(dòng)的知識(shí)我們能得到什么樣的結(jié)論? 4.根據(jù)開普勒第三定律,我們又能得到什么

7、樣的結(jié)論? 5.根據(jù)牛頓第三定律,我們又能得到什么樣的啟示? 6.綜合上面的結(jié)論,我們又能得到什么樣的結(jié)論? ［學(xué)生活動(dòng)］閱讀課文,討論后得出: 1.牛頓在前人的基礎(chǔ)上,憑借他超凡的數(shù)學(xué)能力證明了:如果太陽(yáng)和行星間的引力與距離的二次方成反比,則行星的軌道應(yīng)是橢圓. 2.由于我們的數(shù)學(xué)知識(shí)有限,故把牛頓在橢圓軌道下證明的問題簡(jiǎn)化為在圓形軌道下來(lái)討論、證明. 3.根據(jù)圓周運(yùn)動(dòng)的知識(shí)可知,行星受到太陽(yáng)的引力用來(lái)充當(dāng)向心力,故可得: . 4.根據(jù)開普勒第三定律可知:行星與太陽(yáng)之間的引力跟行星的質(zhì)量成正比,跟行星到太陽(yáng)的距離的二次方成反比. 5.由牛頓第三定律可知:太陽(yáng)對(duì)行星的作用力跟

8、行星對(duì)太陽(yáng)的作用力是一對(duì)相互作用力,是同種性質(zhì)的力,既然引力與行星質(zhì)量成正比,那么它也應(yīng)和太陽(yáng)質(zhì)量成正比,即 F∝ 6.綜合上述結(jié)論可知,此引力的大小應(yīng)與行星和太陽(yáng)質(zhì)量的乘積成正比,與兩者距離的平方成反比,寫成公式為: F=G. C.教師總結(jié) 從前面的學(xué)習(xí)可知,萬(wàn)有引力定律的得出過程為: 由圓周運(yùn)動(dòng)知識(shí)知: 由開普勒第三定律:r3/T2=k,得: 由牛頓第三定律知:F∝ 綜合上述可得:F=G. 這就是我們所說的萬(wàn)有引力定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式. D.基礎(chǔ)知識(shí)應(yīng)用 1.行星繞太陽(yáng)做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力是由________來(lái)提供的. 2.行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的軌道實(shí)際上是_____

9、___________,而通常情況下我們可以認(rèn)為軌道是________________. ［答案］1.萬(wàn)有引力 2.橢圓;圓周 (二)萬(wàn)有引力定律 A.基礎(chǔ)知識(shí) 請(qǐng)同學(xué)們閱讀課文十～十七自然段,同時(shí)考慮下面問題. 1.萬(wàn)有引力定律的內(nèi)容是什么? 2.萬(wàn)有引力定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式是什么? 3.引力常量G是怎樣規(guī)定的? 4.兩物體間的距離是怎樣確定的? 5.萬(wàn)有引力的發(fā)現(xiàn)有什么重要意義? ［學(xué)生活動(dòng)］學(xué)生閱讀課文并從課文中找到相應(yīng)的答案: 1.萬(wàn)有引力定律的內(nèi)容是: 自然界中任何兩個(gè)物體都是相互吸引的,引力的大小跟這兩個(gè)物體的質(zhì)量的乘積成正比,跟它們的距離的二次方成反比.

10、2.如果用m1、m2表示兩物體的質(zhì)量,用r表示兩物體間的距離,那么萬(wàn)有引力定律可以表示為: F=G 3.引力常量G適用于任何兩個(gè)物體,它在數(shù)值上等于兩個(gè)質(zhì)量都是1 kg的物體相距1m時(shí)相互作用力的大小.其標(biāo)準(zhǔn)值為: G=6.67259×10—11 N·m2/kg2 通常情況下取G=6.67×10—11 N·m2/kg2 4.對(duì)于距離的確定大致可以分為兩種情況： a.若可以看做質(zhì)點(diǎn),則為兩質(zhì)點(diǎn)間距. b.對(duì)于均勻的球體,應(yīng)是兩球心間距. 5.萬(wàn)有引力定律的發(fā)現(xiàn)有著重要的物理意義:它對(duì)物理學(xué)、天文學(xué)的發(fā)展具有深遠(yuǎn)的影響;它把地面上物體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律和天體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律統(tǒng)一起來(lái);對(duì)科學(xué)文化發(fā)

11、展起到了積極的推動(dòng)作用,解放了人們的思想,給人們探索自然的奧秘建立了極大信心,人們有能力理解天地間的各種事物. B.深入探究 請(qǐng)同學(xué)們結(jié)合課文知識(shí)分析、討論下列問題: ［投影出示］ 1.萬(wàn)有引力定律是否只存在于行星和太陽(yáng)之間? 2.萬(wàn)有引力定律是否適用于行星與衛(wèi)星之間及地面上的物體之間呢? 3.萬(wàn)有引力與重力之間有何關(guān)系? ［學(xué)生活動(dòng)］分組討論后得出結(jié)論: 1.萬(wàn)有引力不僅存在于太陽(yáng)和行星之間,同時(shí)它存在于世間萬(wàn)物之間. 2.對(duì)于行星與衛(wèi)星之間,地面上的物體之間同樣存在著相互作用的萬(wàn)有引力. 3.萬(wàn)有引力對(duì)相對(duì)于地面靜止的物體產(chǎn)生兩個(gè)作用效果:一是重力;一是隨地球自轉(zhuǎn)的向心

12、力.所以重力是萬(wàn)有引力的一部分. C.教師總結(jié) 從前面的學(xué)習(xí)知道,世間萬(wàn)物間都存在著相互作用的萬(wàn)有引力,牛頓為了證明萬(wàn)物間的引力屬同種性質(zhì)的力,設(shè)計(jì)了著名的“月—地”實(shí)驗(yàn),這里我們作簡(jiǎn)單的介紹: 牛頓根據(jù)月球的周期和軌道半徑,計(jì)算出了月球圍繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)的向心加速度為: a==2.74×10—3 m/s2 一個(gè)物體在地球表面的重力加速度為:g=9.8 m/s2,若把這個(gè)物體移到月球軌道的高度,其加速度也應(yīng)是月球的向心加速度之值,根據(jù)開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律可以導(dǎo)出: a∝(a∝,而=k,則a∝) 因?yàn)樵滦牡降匦牡木嚯x為地球半徑的60倍,即: a=g=2.27×10—3 m/s2

13、兩個(gè)結(jié)果非常接近,這一發(fā)現(xiàn)為牛頓發(fā)現(xiàn)萬(wàn)有引力定律提供了有力的論據(jù),即地球?qū)Φ孛嫖矬w的引力與天體間的引力本質(zhì)是同一種力,遵循同一規(guī)律. D.基礎(chǔ)知識(shí)應(yīng)用 1.要使兩物體間的萬(wàn)有引力減小到原來(lái)的1/4，下列辦法不可采用的是( ) A.使兩物體的質(zhì)量各減小一半，距離不變 B.使其中一個(gè)物體的質(zhì)量減小到原來(lái)的1/4，距離不變 C.使兩物體間的距離增為原來(lái)的2倍，質(zhì)量不變 D.使兩物體間的距離和質(zhì)量都減為原來(lái)的1/4 2.火星的半徑是地球半徑的一半，火星的質(zhì)量約為地球質(zhì)量的1/9；那么地球表面50 kg的物體受到地球的吸引力約是火星表面同質(zhì)量的物體受到火星吸引力的________倍.

14、 參考答案： 1.D 2. 2.25 三、知識(shí)反饋 1.關(guān)于萬(wàn)有引力定律的正確說法是( ) A.天體間萬(wàn)有引力與它們的質(zhì)量成正比，與它們之間的距離成反比 B.任何兩個(gè)物體都是相互吸引的，引力的大小跟兩個(gè)物體的質(zhì)量的乘積成正比，跟它們的距離的平方成反比 C.萬(wàn)有引力與質(zhì)量、距離和萬(wàn)有引力恒量都成正比 D.萬(wàn)有引力定律對(duì)質(zhì)量大的物體適用，對(duì)質(zhì)量小的物體不適用 2.如圖，兩球的半徑分別為r1和r2，且遠(yuǎn)小于r,而球質(zhì)量分布均勻，大小分別是m1和m2，則兩球間的萬(wàn)有引力大小為( ) A.G B.G C.G D.G 3.兩顆行星都繞太

15、陽(yáng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，它們的質(zhì)量之比m1∶m2=p，軌道半徑之比r1∶r2=q，則它們的公轉(zhuǎn)周期之比T1∶T2=________，它們受到太陽(yáng)的引力之比F1∶F2=________. 4.地球表面重力加速度g0=9.8 m/s2，忽略地球自轉(zhuǎn)的影響，在距離地面高度h=1.0×103m的空中重力加速度g與g0的差值多大？取地球半徑R=6.37×106 m. 參考答案: 1.B 2.D 3.;p/q2 4.不計(jì)地球自轉(zhuǎn)的影響，物體的重力等于物體所受到地球的萬(wàn)有引力，有 mg=G,mg0=G 所以=0.99969 Δg=g0—g=3.04×10—3 m/s2 四、小結(jié) 本節(jié)重點(diǎn)是萬(wàn)

16、有引力定律的內(nèi)容：表達(dá)式和適用條件，難點(diǎn)是萬(wàn)有引力定律的應(yīng)用. 萬(wàn)有引力定律是牛頓在開普勒、胡克、哈雷等人觀察、分析的基礎(chǔ)上，通過合理猜測(cè)，科學(xué)抽象及邏輯推理形成的，又經(jīng)過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證(下節(jié)學(xué)習(xí))得到完善，是觀察、實(shí)驗(yàn)、科學(xué)抽象、邏輯推理等自然科學(xué)研究方法的集中體現(xiàn). 五、作業(yè) 1.復(fù)習(xí)本節(jié)內(nèi)容 2.完成練習(xí)一的2、3、4三題 3.思考題 (1)某星球的質(zhì)量約為地球的9倍，半徑約為地球的一半，若從地球上高h(yuǎn)處平拋一物體，射程為60 m，則在該星球上，從同樣高度，以同樣的初速度平拋同一物體，射程應(yīng)為多少？ (2)已知地球的半徑為R，自轉(zhuǎn)角速度為ω，地球表面的重力加速度為g,在赤道上空相

17、對(duì)地球靜止的同步衛(wèi)星離開地面的高度是多少？ 參考答案： (1)10 m (2)—R 六、板書設(shè)計(jì) 七、本節(jié)優(yōu)化訓(xùn)練設(shè)計(jì) 1.(xx年上海)把太陽(yáng)系各行星的運(yùn)動(dòng)近似看做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則離太陽(yáng)越遠(yuǎn)的行星( ) A.周期越小 B.線速度越小 C.角速度越小 D.加速度越小 2.(xx年全國(guó))設(shè)地球表面重力加速度為g0,物體在距離地心4R(R是地球的半徑)處,由于地球的作用而產(chǎn)生的加速度為g,則g/g0為( ) A.1 B.1/9 C.1/4 D.1/16 3.離地面某一高度h處的重力加速度是地球表面重力加速度的，則

18、高度h是地球半徑的________倍. 4.太陽(yáng)光照射到地面歷時(shí)500 s,已知地球半徑為6.4×106 m,引力常量為6.67×10—11 N·m2/kg2,求太陽(yáng)的質(zhì)量與地球質(zhì)量之比是多少？(取一位有效數(shù)字即可) 參考答案: 1.BCD 分析：本題考查太陽(yáng)對(duì)行星的引力決定了行星的運(yùn)動(dòng).行星繞太陽(yáng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力由太陽(yáng)對(duì)行星的萬(wàn)有引力提供. G r越大，線速度越??；G r越大，角速度越??； ω越小，則周期T=越大； G. r越大，則a越小. 2.D 分析：由F=G=mg,得： g/g0==1/16 3.—1 分析：根據(jù)地面上物體受到的地球引力約等于物體所受的重力，則有 G=mg G=mgh 且gh=g 三式聯(lián)立可得： h=(—1)R 4.3.0×105 分析：地球圍繞太陽(yáng)運(yùn)行，可近似看做圓周運(yùn)動(dòng)，這時(shí)向心力由萬(wàn)有引力提供， G=mω2R, 其中M、m分別表示太陽(yáng)和地球質(zhì)量，R為地球與太陽(yáng)間的距離，又有：G=m′g. 其中r為地球半徑，m′為地面物體的質(zhì)量，兩式相比，并將：R=ct(c為光速)代入所得： =3.0×105.