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1、高一物理万有引力定律教案47高一物理万有引力定律的应用第2节万有引力定律的应用从容说课一、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，经常觉察不出来，但在天体运动中，由于天体的质量很大，万有引力将起确定性作用，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晰：1.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，探讨卫星的速度、角速度、周期及半径等问题.2.在地面旁边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度的问题.这节内容是
2、这一章的重点，这是万有引力定律在实际中的详细应用.主要学问点就是如何求中心体质量及其他应用，还是可发觉未知天体的方法.万有引力定律是物理学中的重要基本定律，为了使学生对定律的发觉历史和背景有所了解，假如条件允许，希望老师能讲一讲.还可补充讲讲地球上物体重量的改变.这样有助于学生相识万有引力定律的意义，并可起到巩固学问、应用学问的作用.通过这节的教学应使学生了解，通常物体之间的万有引力很小，以致察觉不出，但在天体运动中，由于天体的质量很大，万有引力将起确定性的作用，万有引力定律的发觉对天文学的发展起了很大推动作用.万有引力定律的发觉把地面上的运动与天体运动统一起来，对人类文化的发展具有重要意义.
3、教学中可以通过典例讲解使学生详细体会到，地面上物体所受地球的重力与月球所受地球的引力，是同一性质的力，即听从平方反比定律的万有引力.本节教材重点讲解并描述了人造地球卫星的放射原理，推导了第一宇宙速度.应使学生准确地理解第一宇宙速度是卫星轨道半径等于地球半径时，即卫星在地面旁边环绕地球做匀速圆周运动的速度.当轨道半径r大于地球半径时，卫星环绕地球做匀速圆周运动的速度小.由公式v（GM/r）1/2可知，vr-1/2.清晰地了解这一点，才能比较卫星在不同轨道上运行时某一物理量的大小.应用万有引力定律解决天体问题主要解决的是：天体的质量、天体的密度、天体的重力加速度、天体运行的速度等天文学的初步学问.
4、二、备课时应了解下列问题1.天体表面的重力加速度是由天体的质量和半径确定的.g=GM/R22.地球上物体的重力和地球对物体的万有引力的关系：物体随地球的自转所需的向心力，是由地球对物体引力的一个分力供应的，引力的另一个分力才是通常所说的物体受到的重力.教学重点1.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供应的，第一宇宙速度的计算；2.会用已知条件求中心天体的质量.教学难点依据已有条件求中心天体的质量.教具打算多媒体设备一套.课时支配1课时三维目标一、学问与技能1.通过对行星绕恒星的运动及卫星绕行星的运动的探讨，初步驾驭探讨此类问题的基本方法：万有引力作为圆周运动的向心力
5、；2.初步了解人造卫星的放射、运行等状况，建立正确的物理模型图景；3.能应用万有引力定律解决天体问题；4.通过万有引力定律计算天体的质量、天体的密度、天体的重力加速度、天体运行的速度等.二、过程与方法1.通过万有引力定律在天文学上的应用使学生能娴熟地驾驭万有引力定律；2.通过学习万有引力定律在天文学上的应用，了解世界和中国的航天事业的发展.三、情感看法与价值观通过学习万有引力定律在天文学上的应用，能解决实际问题，增加学生学习物理的热忱.教学过程导入新课老师提问：卡文迪许试验测万有引力常量的原理是什么？学生回答：利用引力矩与金属丝的扭转力矩的平衡来求得.老师提问：万有引力常量的测出的物理意义是什
6、么？学生回答：使万有引力定律有了其实际意义，可以求得地球的质量等.万有引力常量一经测出，万有引力定律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.推动新课学生阅读有关内容老师提问：行星绕太阳运动的向心力是什么？学生回答：太阳对行星的万有引力供应向心力.老师提问：假如我们知道某个行星与太阳之间的距离是r,T是行星公转的周期，列一下方程,能否求出太阳的质量M呢？学生回答：设行星的质量为m.依据万有引力供应行星绕太阳运动的向心力，有：即有，得.由开普勒第三定律，绕太阳做圆周运动的行星都有=常数.所以太阳的质量M也是定值，和行星的轨道半径及周期无关.老师总结：应用万有
7、引力定律计算天体质量的基本思路是：依据行星（或卫星）运动的状况，求出行星（或卫星）的向心力，而F向=F万有引力.依据这个关系列方程即可.一、人造卫星上天人造地球卫星：老师活动：知道了行星的运动规律，学习了万有引力定律，现在来探讨引言中提出的问题：为什么宇宙飞船能登上月球？为什么飞船能像月亮那样围绕地球旋转？飞船在什么条件下能摆脱地球的束缚？在进一步的探究中，人类会对更遥远的星球有些什么了解？在自然哲学的数学原理一书中，牛顿用一张图说明行星能保持在某轨道运行的缘由.其实，这张图已隐含了飞船上天并绕地球运行的奇妙（如图）.牛顿认为“由于向心力，行星会沿某一个轨道运动.假如考虑抛体运动，这一点就简单
8、理解了：投掷一块石头，该石头理应做直线运动，但是由于其自身重力，石头离开直线路径，做曲线运动，最终落回地面；投掷速度越大，落地点距投掷点越远.于是我们假设随着速度的不断增大，石头在落地前画出1、2、5、10、100或1000英里长的弧线，直至最终超出地球的限度，进入空间恒久不回到地球.”只要抛出的速度足够大，被抛出的物体就会像月球那样不再掉下来，这事实上就是人造地球卫星或宇宙飞船上天的原理.1957年10月4日，世界上第一颗人造地球卫星高速穿过大气层进入太空，绕地球旋转了1400周，它的胜利放射，是人类迈向太空的第一步，这就是苏联放射的“人造地球卫星”1号.该卫星为球形，外直径为58厘米，质量
9、为83千克，放射于苏联的拜科努尔发?射场.?很早以前，人们相识到月球是围绕地球旋转的唯一自然卫星时，就起先憧憬着制造人造地球卫星（简称人造卫星）.18821883年及19321933年曾两度实行了国际合作科学探讨活动，参与的各国学者集中探讨了地球的各种性质和与太空飞行有关的各种因素.特殊是其次次世界大战后，火箭技术发展快速，人们已经看到：在积累了研制现代火箭系统阅历的基础上，研制人造卫星已成为可能.1954年7月在维也纳召开的为1957年7月1958年12月“国际地球物理年”进行打算的国际会议上，国际地球物理年的安排委员会通过一项正式决议，要求与会国对于在地球物理年安排利用人造卫星的问题赐予关
10、注.对此，美国和苏联主动响应，并起先着手人造卫星用运载火箭的探究与打算工作.1956年，苏联获悉美国的运载火箭已经进行了飞行试验，而苏联正在研制的人造卫星较为困难，短期内难以完成.为了提前放射，苏联将原安排推迟，改为先放射两颗简易卫星.1957年8月21日，苏联将P7洲际导弹改装成的“卫星”号运载火箭首次全程试射胜利.同年10月4日，苏联用“卫星”号运载火箭将世界第一颗人造卫星送入太空.该卫星带有两台无线电放射机、测量内部温压的感应元件、磁强计和辐射计数器，其姿态限制采纳最简洁的自旋稳定方式.这颗卫星虽然简陋，但它却在国际上产生了巨大的影响.为人类的航天史开创了新纪元.从地球有了第一颗人造卫星
11、至今仅50年，各国的空间技术都有了突飞猛进的发展.50年头末到60年头初，人造卫星的放射主要用于探测地球空间环境和进行各种卫星技术试验.60年头中，人造卫星进入了应用阶段.70年头起，各种新型专用卫星的性能不断提高，诸多卫星已为人类作出了重要贡献.要让人造地球卫星获得足够大的速度，以致能像月亮那样绕地球运行，通常须要多级火箭的作用.教材94页图519展示了多级火箭放射卫星上天，使卫星进入地球轨道的大致过程.假如卫星绕地球运行的轨道可视为圆形，并且卫星距地面的高度远小于地球半径，则卫星轨道半径可近似为地球半径r=6.38106m，这时卫星所受地球的引力与卫星做圆周运动所需的向心力相等.假设卫星质
12、量为m，地球质量为M，依据向心力公式有：，=7.9km/s.人们称7.9km/s为第一宇宙速度，也称环绕速度.当卫星具有第一宇宙速度时，围绕地球运动的轨道是圆形.假如人造地球卫星运行速度大于7.9km/s，它将沿椭圆轨道围绕地球运行，甚至会摆脱地球引力，远离地球而去.通过计算知道，人造卫星脱离地球引力所需的速度为11.2km/s，人们称11.2km/s为其次宇宙速度，也称脱离速度.脱离地球吸引力的人造卫星还受到太阳引力的作用，相当于“人造行星”.当其速度达到16.7km/s时，就会摆脱太阳引力束缚飞出太阳系，人们称16.7km/s为第三宇宙速度，也称逃逸速度.二、预料未知天体万有引力对探讨天体
13、运动有着重要的意义.海王星、冥王星就是这样发觉的.已知中心天体的质量及绕其运动的行星的运动状况，在太阳系中，行星绕太阳运动的半径r为多少呢？学生推导：依据,可得代入已知数据即可得到轨道半径.但是在18世纪发觉的第七个行星天王星的运动轨道，总是同依据万有引力定律计算出来的有肯定偏离.当时有人预料，确定在其轨道外还有一颗未发觉的新星.后来，亚当斯和勒维列在预言位置的旁边找到了这颗新星.后来，科学家利用这一原理还发觉了很多行星的卫星，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.三、巩固练习1.依据视察，在土星外层有一个环，为了推断是土星的连续物还是小卫星群，可测出环中各层的线速度v与该
14、层到土星中心的距离R之间的关系.下列推断正确的是（）A.若v与R成正比，则环是连续物B.若v2与R成正比，则环是小卫星群C.若v与R成反比，则环是连续物D.若v2与R成反比，则环是小卫星群2.已知地球的半径为R，地面的重力加速度为g，引力常量为G，假如不考虑地球自转的影响，那么地球的平均密度的表达式为_.3.某人在某一星球上以速度v竖直上抛一物体，经时间t落回抛出点，已知该星球的半径为R，若要在该星球上放射一颗靠近该星运转的人造星体，则该人造星体的速度大小为多少？4.一艘宇宙飞船绕一个不知名的、半径为R的行星表面飞行，环绕一周飞行时间为T.求该行星的质量和平均密度.参考答案:1.AD2.3g/
15、4GR3.解析：星球表面的重力加速度人造星体靠近该星球运转时：(M:星球质量.m:人造星体质量)所以.4.解析：设宇宙飞船的质量为m，行星的质量为M.宇宙飞船围绕行星的中心做匀速圆周运动，有：所以又所以.课堂小结本节课的主要内容为：一、人造卫星上天第一宇宙速度的计算：=7.9km/s；其次宇宙速度和第三宇宙速度.二、求某星体表面的重力加速度三、预料未知天体.布置作业1.阅读本节内容；2.课本P98作业2、3、5、6.板书设计活动与探究一、组织学生收集资料，编写相关论文，可以参考下列题目：1.月球有自转吗？（对于地球能否自转，学生会很简单回答出来，但是关于月球的自转状况却不肯定很清晰，老师可以加
16、以引申，比如月球自转周期，为什么我们看不到月球的另一面？）2.视察月亮有条件的学生视察月亮以及其他星体，收集相关资料，联系天文地理学问编写小论文.二、收集资料.组织学生编写相关论文.我国的人造卫星现在在天空中翱翔的有多少颗及它们的周期.高一物理下册万有引力定律说课稿 高一物理下册万有引力定律说课稿 现在起先我的说课，我说课的题目是万有引力定律，接下来我将从教材、学情、教学目标、教学过程等几个方面来阐述我对于本节课的理解及我的教学设计。 一、说教材 (过渡句：首先来分析一下教材) 本节课选自人教版必修2第六章第3节。从内容性质和地位来看，本节内容是上一节太阳与行星间引力的进一步外推，是下一节万有
17、引力理论的成就的基础;是猜想、假设与验证相结合的教学内容。所以本节内容处于本章的核心地位。 二、说学情 (过渡句：学生是学习的主体，老师要依据学生的实际状况组织教材内容，因此接下来再分析一下我所面对的学生) 中学生的抽象思维实力和逻辑推理实力已经达到了比较高的水平，能够在肯定的基础上进一步拓展学问。且在学习本章之前，学生已经在上一节太阳与行星间引力知道了天体间的引力公式，这为本节课进一步拓展这一理论奠定了学问基础。同时，万有引力这一概念对于学生来说是耳熟能详的，但是对于万有引力定律却没有一个清楚的相识，所以老师在授课时应当留意对学生进行引导，以便学生能够找到问题的关键，紧跟课堂进度。 三、说教
18、学目标 (过渡句：经过以上对于教材和学生状况的分析，我确定了如下的教学目标) 【学问与技能】 了解万有引力定律的发觉思路和过程;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，提高演绎思维实力与归纳概括实力，学习物理规律“提出猜想-理论推导-试验检验”的科学探讨方法。 【情感看法与价值观】 感受物理学的科学魅力，形成严谨的思维方式。 四、说教学重难点 (过渡句：教学目标确定之后，教学的重点和难点也就自不待言了) 【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。 五、说教法学法 (过渡句：依据本节课的内容及学
19、生的特点) 我准备采纳以下教学方法：讲授法、问答法、探讨法、练习法等，以这几种教学方法相结合的形式进行本节课的教学，力图能够达既让学生理解万有引力定律，又能驾驭“提出猜想-理论推导-试验检验”的科学探讨方法。 六、说教学过程 (过渡句：接下来的教学过程是我本节课的核心部分，我将着重阐述我的设计思路。) 环节一：导入 (过渡句：首先是导入环节) 因为本节课其实是在前两节课的基础上进行的，因此最合适的导入方式就是复习导入，既可以了解学生对于已学学问的驾驭状况，又可以引出本节课的内容，自然过渡。所以在开课前我会带领学生回顾太阳与行星的引力公式。学生回答后进一步追问：行星与太阳间的引力能使行星不能飞离
20、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?通过这个问题，引入本节课题万有引力定律。 环节二：新课讲授 (过渡句：导入新课之后就顺势进入到了新课讲授环节) 本课主要是通过对万有引力的猜想，进一步通过月-地检验，加上思维拓展，得出万有引力定律，在具体介绍万有引力定律，最终通过引力常量的测定检验万有引力定律。 (一)万有引力的猜想 所以在新课讲授时首先我引导学生进行猜想，了解本节课的探究方向。我实行的方式是先讲解并描述牛顿对苹果思索的故事，依据这个故事引出猜想：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? 高一物理教案：万有引力定律教学设计 高一物理教案：万有引力定律
21、教学设计 教学目标 学问目标 1、在开普勒第三定律的基础上，推导得到万有引力定律，使学生对此定律有初步理解; 2、使学生了解并驾驭万有引力定律; 3、使学生能相识到万有引力定律的普遍性(它存在宇宙中任何有质量的物体之间，不管它们之间是否还有其它作用力). 实力目标 1、使学生能应用万有引力定律解决实际问题; 2、使学生能应用万有引力定律和圆周运动学问解决行星绕恒星和卫星绕行星运动的天体问题. 情感目标 1、使学生在学习万有引力定律的过程中感受到万有引力定律的发觉是经验了几代科学家的不断努力，甚至付出了生命，最终牛顿总结了前人阅历的基础上才发觉的.让学生在应用万有引力定律的过程中应多视察、多思索
22、. 教学建议 万有引力定律的内容当然重要，让学生了解发觉万有引力定律的过程更重要.建议老师在授课时，应提倡学生自学和查阅资料.老师应打算的资料应更广更全面.通过让学生阅读“万有引力定律的发觉过程”，让学生依据牛顿提出的几个结果自己去揣测万有引力与那些量有关.老师在授课时可以让学生自学，也可由老师提出问题让学生探讨，也可由老师展示出开普勒三定律和牛顿的一些故事引导学生探讨. 万有引力定律的教学设计方案 教学目的： 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并会推导万有引力定律; 3、驾驭万有引力定律，能解决简洁的万有引力问题; 教学难点：万有引力定律的应用 教学重点：万有
23、引力定律 教具： 展示第谷、哥白尼，伽利略、开普勒和牛顿等人图片. 教学过程 (一)新课教学(20分钟) 1、引言 展示第谷、哥白尼，伽利略、开普勒和牛顿等人照片并讲解并描述物理学史： 十七世纪中叶以前的漫长时间中，很多天文学家和物理学家(如第谷、哥白尼，伽利略和开普勒等人)，通过了长期的视察、探讨，已为人类揭示了行星的运动规律.但是，长期以来人们对于支配行星根据肯定规律运动的缘由是什么.却缺乏了解，更没有人敢于把天体运动与地面上物体的运动联系起来加以探讨. 宏大的物理学家牛顿在哥白尼、伽利略和开普勒等人探讨成果的基础上，进一步将地面上的动力学规律推广到天体运动中，探讨、确立了万有引力定律.从
24、而使人们相识了支配行星按肯定规律运动的缘由，为天体动力学的发展奠定了基础.那么： (1)牛顿是怎样探讨、确立万有引力定律的呢? (2)万有引力定律是如何反映物体间相互作用规律的? 以上两个问题就是这节课要探讨的重点. 2、通过举例分析，引导学生粗略领悟牛顿探讨、确立万有引力定律的科学推理的思维方法. 苹果在地面上加速下落：(由于受重力的缘由)： 月亮绕地球作圆周运动：(由于受地球引力的缘由); 行星绕太阳作圆周运动：(由于受太阳引力的缘由)， (牛顿认为) 牛顿将上述各运动联系起来探讨后提出：这些力是属于同种性质的力，应遵循同一规律;并进一步指出这种力应存在于宇宙中任何具有质量的物体之间. 3
25、、引入课题. 板书：其次节、万有引力定律 (1)万有引力：宇宙间任何有质量的物体之间的相互作用.(板书) (2)万有引力定律：宇宙间的一切物体都是相互吸引的.两个物体间的引力大小，跟他们之间质量的乘积成正比，跟它们的距离的平方成反比.(板书) 式中： 为万有引力恒量 ; 为两物体的中心距离.引力是相互的(遵循牛顿第三定律). (二)应用(例题及课堂练习) 学生中存在这样的问题：既然宇宙间的一切物体都是相互吸引的，哪为什么物体没有被吸引到一起?(请学生带着这个疑问解题) 例题1、两物体质量都是1kg，两物体相距1m，则两物体间的万有引力是多少? 解：由万有引力定律得： 代入数据得： 通过计算这个
26、力太小，在很多问题的计算中可忽视 例题2.已知地球质量大约是 ，地球半径为 km，地球表面的重力加速度 . 求： (1)地球表面一质量为10kg物体受到的万有引力? (2)地球表面一质量为10kg物体受到的重力? (3)比较万有引力和重力? 解：(1)由万有引力定律得： 代入数据得： (2) (3)比较结果万有引力比重力大.缘由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. (三)课堂练习： 老师请学生作课本中的练习，老师引导学生审题，并提示运用万有引力定律公式解题时，应留意因单位制不同， 值也不同，强调用国际单位制解题.请学生同时到前面，在黑板上分别作1、2、3题.其它学生
27、在座位上逐题解答.此时老师巡回指导学生练习随时留意黑板上演算的状况. (四)小结： 1、万有引力存在于宇宙中任何物体之间(天体间、地面物体间、微观粒子间).天体间万有引力很大，为什么?留学生去想(它是支配天体运动的缘由).地面物体间，微观粒子间：万有引力很小，为什么?它不足以影响物体的运动，故经常可忽视不计. 2、应用万有引力定律公式解题， 值选 ，式中所涉其它各量必需取国际单位制. (五)布置作业(3分钟)：老师可依据学生的状况布置作业. 探究活动 组织学生编写相关小论文，通过对资料的收集，了解万有引力定律的发觉过程，了解科学家们对学问的探究精神，下面就是相关的题目. 1、万有引力定律发觉的
28、历史过程. 2、第谷在发觉万有引力定律上的贡献. 高一物理万有引力定律重点难点分析高一物理万有引力定律重点难点分析第六章万有引力定律学问结构重点难点一、万有引力和万有引力定律万有引力普遍存在于随意两个有质量的物体之间自然界中一般物体间的万有引力很小（远小于地球与物体间的万有引力和物体间的其它作用力），因而可以忽视不计但考虑天体运动和人造卫星运动问题时必需计算万有引力，不仅因为这个力特别大，而且万有引力供应了天体和卫星做匀速圆周运动所需的向心力万有引力定律给出了物体间万有引力的定量关系须要留意的是万有引力定律公式只适用于计算两个质点间或两个匀称球体间的万有引力二、天体运动和人造卫星运动模型一般状
29、况下，我们认为天体A绕天体B的运动和人造卫星绕地球的运动均为匀速圆周运动，其运动所需向心力由它们间的万有引力供应，进而利用万有引力定律、牛顿其次定律及向心加速度公式求出各类问题三、地球上的重力和重力加速度在质量为M、半径为R的天体表面上，假如忽视天体自转的影响，质量为m的物体的重力加速度g，可以认为是由天体对它的万有引力产生的由万有引力定律和牛顿其次定律有：由此式可知，天体表面的重力加速度是由天体的质量和半径确定的因为地球是一个极半径比赤道半径略小的椭球体，因而物体位于赤道上时，地球对它的引力最小，重力也最小地球表面的重力加速度值由赤道到两极渐渐增大，随距地表高度的增大，重力加速度值在减小第18页 共18页第 18 页 共 18 页第 18 页 共 18 页第 18 页 共 18 页第 18 页 共 18 页第 18 页 共 18 页第 18 页 共 18 页第 18 页 共 18 页第 18 页 共 18 页第 18 页 共 18 页第 18 页 共 18 页