&amp#167;52 万有引力定律是怎样发现的(学)

《&amp#167;52 万有引力定律是怎样发现的(学)》由会员分享，可在线阅读，更多相关《&amp#167;52 万有引力定律是怎样发现的(学)（8页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、高一级物理必修二课堂有效教学学案2014年5月30日课题5.2万有引力定律是怎样发现的课型 新授课(1课时)撰写人教学 目标知识与 能力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。3知道任何物体间都存在着万有引力，且遵循相同的规律。过程与方法情感 态度 价值观重点1知道万有引力定律的发现过程和万有引力定律的适用范围。2万有引力定律的理解和应用。难点万有引力定律的理解和应用。教学 环节预习基础知识、归纳核心要点、积累解题技能、检测学业达标教学流程设计：预习會基础知识一、万有引力定律的发现在前人研究的基础上，经严密的推理运算和实践检验，提出了万有引力定律。1利用微积分克服了(A.

2、变速 B.匀速)运动的障碍。2.提出的概念，把天体的质量集中于。3进行合理简化，即撇开其他天体的作用不计，只考虑对行星的作用，从而不受干扰地直达问题本质。4通过，摘取了引力问题的桂冠。【判一判】(1) 月球绕地球做匀速圆周运动是因为月球受力平衡。()(2) 月球做圆周运动的向心力是由地球对它的引力产生的。()(3) 地球对月球的引力与地面上的物体所受的地球的引力是两种不同性质的力。()提示：(1)月球绕地球做匀速圆周运动，是因为地球对月球的引力提供向心力的作用,(1)错误。(2) 月球受到地球的引力作用，该力的效果是向心力，(2)正确。(3) 地球对月球的引力和地球对地面上物体的引力是同一性质

3、的力,(3)错误。二、万有引力定律1. 内容：自然界中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，跟它们的距离的二次方成。2. 公式：F = Gm1 m2说明：r 2(1) G为引力常量，其数值由英国物理学家测量得出，常取G=N-m2 /kg2。(2) r为两个间的距离或质量均匀的两个球体的间的【想一想】如图为卡文迪许1798年测定引力常量的实验装置。卡文迪许为什么被人们称为“能称出地球 质量的人”？提示：因为卡文迪许测出引力常量G值之后，它使万有引力定律有了真正的实用价值。利用万有引力定律 便可以计算出地球的质量，所以卡文迪许被称为“能称出地球质量的人”归纳“核心要点一太阳

4、与行星间引力规律的推导与拓展【探究导引】和行星不同，彗星的轨道是扁长的椭圆轨道，彗星的运动不能看做匀速圆周运动。观察图片，思考以下问题:(1) 太阳对行星的引力大小与哪些因素有关？(2) 太阳对行星的引力的方向是一成不变的吗？(3) 太阳对行星和对彗星的引力是否存在同样的规律?【要点整合】1. 推导思想把行星绕太阳的椭圆运动简化为以太阳为圆心的匀速圆周运动，运用匀速圆周运动规律结合开普勒第三定 律、牛顿运动定律推导出太阳与行星间的引力表达式。2推导过程:万有引力公式F =的得出，概括起来导出过程如下:223太阳与行星间引力的规律适用于行星和卫星之间的验证假定卫星绕行星做匀速圆周运动,设轨道半径

5、为R,运行周期为T,行星和近地卫星质量分别为m2和ml,卫星 做圆周运动的向心力由行星的引力提供,若行星和卫星之间的引力满足太阳与行星之间引力的规律则：= m 壬r , R =叽=常量 r 21 T 2 T 2通过观测卫星的运行轨道半径R和周期T,若它们的亠 为常量，则说明太阳与行星间引力的规律适用于行T 2星和卫星之间。【特别提醒】(1) G是引力常量,与太阳、行星的质量和距离大小都没有关系。(2) 高中阶段在处理天体运动时，均把天体运动当做是匀速圆周运动，需要的向心力由中心天体对它的引力提 供。【典例1】已知太阳光从太阳射到地球需要500 s,地球绕太阳的公转周期约为3.2X107S,地球

6、的质量为6X 1024 kg,求太阳对地球的引力为多大?(保留一位有效数字)【总结提升】天体间引力的计算在计算恒星与行星之间的引力或行星与卫星之间的引力时，可由引力表达式F = Gm 计算，也可根据该引力提供行星或卫星做圆周运动的向心力计算。r 2【变式备选】火星绕太阳的运动可看作匀速圆周运动，火星与太阳间的引力提供火星运动的向心力。已知 火星运行的轨道半径为r,运行的周期为T,引力常量为G,试写出太阳质量M的表达式。 、对万有引力定律的理解【探究导引】苹果从树上加速下落是由于受重力的原因；月亮绕地球做圆周运动是由于受地球引力的原因；行星绕太阳 做圆周运动是由于受太阳引力的作用。观察图片，思考

7、以下问题：(1)以上三种作用力是同一性质的力吗？(2) 任意物体之间是否一定存在引力作用？(3) 万有引力定律对于任何物体、任何情况都适用吗? 【要点整合】1. F = GMim的适用条件r 2(1)万有引力定律的公式适用于计算质点间的相互作用，当两个物体间的距离比物体本身大得多时，可用此 公式近似计算两物体间的万有引力。(2) 质量分布均匀的球体间的相互作用，可用此公式计算，式中r是两个球体球心间的距离。(3) 一个均匀球体与球外一个质点的万有引力也可用此公式计算，式中的r是球体球心到质点的距离。2. 万有引力的四个特性特性内容普遍性万有引力不仅存在于太阳与行星、地球与月球之间，宇宙间任何两

8、个有质量的物体之 间都存在着这种相互吸引的力相互性两个有质量的物体之间的万有引力是一对作用力和反作用力，总是满足大小相等，方 向相反，作用在两个物体上宏观性地面上的一般物体之间的万有引力比较小，与其他力比较可忽略不计，但在质量巨大 的天体之间或天体与其附近的物体之间，万有引力起着决定性作用特殊性两个物体之间的万有引力只与它们本身的质量和它们间的距离有关，而与它们所在空 间的性质无关，也与周围是否存在其他物体无关【特别提醒】(1)万有引力与距离的平方成反比，而引力常量又极小，故一般物体间的万有引力是极小的，受力分析时可 忽略。任何物体间的万有引力都是同种性质的力。【典例2】(2012 宣城高一检

9、测)两个大小相同的实心小铁球紧靠在一起，它们之间的万有引力为F。若将 两个用同种材料制成的半径是小铁球2倍的实心大铁球紧靠在一起，则两大铁球之间的万有引力为()A.2F B.4F C.8F D.16F【变式训练】要使两物体间的万有引力减小到原来的1，下列办法不可采用的是()A. 使物体的质量各减小一半，距离不变B. 使其中一个物体的质量减小到原来的丄，距离不变4C. 使两物体间的距离增为原来的2倍，质量不变D使两物体间的距离和质量都减为原来的4【变式备选】对于公式F =理解正确的是（）r 2A. m与m之间的相互作用力，总是大小相等、方向相反，是一对平衡力1 2B. 加1与m2之间的相互作用力

10、，总是大小相等、方向相反，是一对作用力与反作用力1 2C. 当r趋近于零时，F趋向无穷大D. 当r趋近于零时，公式不适用【温馨提示】我们已经知道太阳与行星间的引力与三个因素有关，即F = GMim。根据这一规律，我们可 r 2以对不同行星所受到的太阳引力进行比较。备选例题不同天体间引力大小的比较【典例】已知土星的公转轨道半径约为地球公转轨道半径的9倍，土星的质量约为地球质量的750倍。那 么太阳对土星的吸引力约为太阳对地球的吸引力的多少倍？积累解题技能物理中常用的物理思想1. 理想化模型在研究物理问题时，忽略次要因素，关注主要因素，根据实际物体或实际过程抽象出来理想化模型，是物 理中常用的一种

11、方法，前面接触的质点、匀速直线运动等都是理想化模型。2. 类比法由一类事物所具有的某种属性，推测出与其类似的事物也应具有这种属性的推理方法。在引入一些十分抽 象的看不见、摸不着的物理量时，经常用到类比法。3. 等效法在保证效果相同的前提下，将陌生的、复杂的、难处理的问题转换成熟悉的、容易的、易处理的问题的一 种方法。等效法可分为等效原理、等效概念、等效方法、等效过程等。4控制变量法物理中对于多因素的问题，常常采用控制因素的方法，把多因素的问题变成多个单因素的问题。每一次只 改变其中的某一个因素，而控制其余几个因素不变，从而研究被改变的这个因素对问题的影响。【案例展示】在牛顿发现太阳与行星间的引

12、力过程中，得出太阳对行星的引力表达式后推出行星对太阳的 引力表达式，是一个很关键的论证步骤，这一步骤采用的论证方法是（）A. 研究对象的选取B.理想化过程C.控制变量法D.等效法【名师点评】分析此类问题时，要注意分析过程中是否进行了忽略，是否进行了假设，是否进行了逻辑推理。根据所采 用的方法，确定正确的答案。检测炖学业达标1.太阳对行星的引力F与行星对太阳的引力F大小相等，其依据是（）A. 牛顿第一定律B.牛顿第二定律C.牛顿第三定律D.开普勒定律2下列关于行星对太阳的引力的说法正确的是（）A. 行星对太阳的引力与太阳对行星的引力是同一性质的力B. 行星对太阳的引力与太阳的质量成正比，与行星的

13、质量无关C. 太阳对行星的引力大于行星对太阳的引力D. 行星对太阳的引力大小与太阳的质量成正比，与行星距太阳的距离的二次方成反比3. （2012 泉州高一检测）下列关于万有引力的说法中正确的是（）A. 万有引力是普遍存在于宇宙空间中所有具有质量的物体之间的相互作用力B. 重力和引力是两种不同性质的力C. 当两物体间有另一质量不可忽略的物体存在时,则这两个物体间的万有引力将增大D. 当两物体间的距离为零时，万有引力将无穷大4. （2012 济南高一检测）在某次测定引力常量的实验中，两金属球的质量分别为m1和叫，球心间的距离为r, 若测得两金属球间的万有引力大小为F,则此次实验得到的引力常量为（）A、FB Fr2C m1m2D m1 m2m1 - m2m1 - m2FF 25. 已知太阳的质量M=2.0X103O kg，地球的质量m=6.0X1024 kg，太阳与地球相距r=1.5X 1011m，（比例系 数 G=6.67X 10-11 N m2/kg2）求：（1）太阳对地球的引力大小；（2）地球对太阳的引力大小。