教學(xué)目標(biāo)
知識(shí)目標(biāo)：
1.了解萬有引力定律的思想和得出過程。
2.理解萬有引力定律的含義高中物理教學(xué)目標(biāo)，能夠推導(dǎo)出萬有引力定律。
3.知道任何物體之間都存在萬有引力，并遵循相同的定律。
能力目標(biāo)：
1、培養(yǎng)學(xué)生在研究問題時(shí)把握主要矛盾、簡化問題、建立處理問題的理想模型的能力。
2.培養(yǎng)學(xué)生通過現(xiàn)象（行星的運(yùn)動(dòng)）看到本質(zhì)（在重力影響下）的判斷和推理能力
德育目標(biāo)：
1、通過牛頓在前人基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)萬有引力定律的思考過程，闡釋科學(xué)研究的長期性、持續(xù)性和艱巨性，滲透科學(xué)發(fā)現(xiàn)的方法論教育。
2、培養(yǎng)學(xué)生的猜想、歸納、聯(lián)想、直覺思維能力。
教學(xué)中的重點(diǎn)和難點(diǎn)
教學(xué)重點(diǎn)：
月地巡檢的翻轉(zhuǎn)過程
教學(xué)難點(diǎn)：
任意兩個(gè)物體之間都存在萬有引力
教學(xué)流程
（一）簡介：
太陽對(duì)行星的引力就是行星做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力。 這種力阻止行星飛離太陽。 地上的物體在被扔出去之后總是會(huì)落到地上。 是什么讓物體無法離開地球？ 這是真的嗎？ 是地球?qū)ξ矬w的引力造成的嗎？
如果是這樣的話，物體距離地面越遠(yuǎn)，它的引力就越小。 然而，當(dāng)?shù)孛嫔系奈矬w遠(yuǎn)離地面時(shí)，它的引力似乎并沒有明顯減小。 如果該物體延伸到月球，該物體也會(huì)像月球一樣繞地球運(yùn)行。 地球?qū)υ虑虻囊Α⒌厍驅(qū)Φ孛嫖矬w的引力、太陽對(duì)行星的引力是同一個(gè)力。 你這樣認(rèn)為嗎？
（二）新課程教學(xué)：
一、牛頓發(fā)現(xiàn)萬有引力定律的過程
（引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材，找出發(fā)現(xiàn)萬有引力定律的思路）
假設(shè)-理論推導(dǎo)-實(shí)驗(yàn)測(cè)試
(一)牛頓的萬有引力思想
牛頓在看到蘋果下落時(shí)發(fā)現(xiàn)了萬有引力。 這只是一個(gè)傳說。 不過高中物理教學(xué)目標(biāo)，他確實(shí)對(duì)天體和地球的引力進(jìn)行了深入的思考。 經(jīng)過長期的觀察和研究，牛頓提出了這樣的假設(shè)：距離我們較遠(yuǎn)的太陽、行星和恒星，無論彼此相距多遠(yuǎn)，都相互吸引，它們的引力隨著引力的增大而減小。的距離。 地球和其他行星相互繞軌道運(yùn)行。 太陽的自轉(zhuǎn)是靠X的引力來維持的。同樣，地球不僅吸引地面和近地表的物體，還吸引遠(yuǎn)處的物體（比如月球），而且它的引力也隨著距離的增加而減弱。 牛頓進(jìn)一步推測(cè)宇宙中任何物體之間都存在吸引力。 這些力具有相同的本質(zhì)，遵循相同的力學(xué)定律，其大小與它們之間的距離的平方成反比。
(2)牛頓定律的推導(dǎo)
首先，為了證明太陽的引力與距離的平方成反比，牛頓憑借他在數(shù)學(xué)和物理證明方面驚人的創(chuàng)造力，大膽地將他從地面物體運(yùn)動(dòng)中總結(jié)出來的運(yùn)動(dòng)定律應(yīng)用到了太陽的引力場上。天體的運(yùn)動(dòng)。 ，結(jié)合開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律，從理論上推導(dǎo)出太陽對(duì)行星的引力F與距離r的平方成反比，同時(shí)也證明了引力與太陽質(zhì)量M和質(zhì)量M的乘積成正比。行星的質(zhì)量m。 牛頓隨后研究了衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)，結(jié)論是：
它們之間的引力也與行星和衛(wèi)星質(zhì)量的乘積成正比，與它們之間距離的平方成反比。
(3).牛頓定律檢驗(yàn)
上述結(jié)論是否正確還有待實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)。 牛頓根據(jù)自己的觀察，用理想的實(shí)驗(yàn)巧妙地解決了這個(gè)問題。
牛頓想象，當(dāng)一個(gè)物體在地球表面時(shí)，它的重力加速度為g。 如果將其置于月球軌道上并繞地球運(yùn)動(dòng)，則其向心加速度為a。 如果物體在地球上所受的重力F1和在月球軌道上運(yùn)行時(shí)所受的力F2都是來自地球的吸引力，且其大小與距離的平方成反比，則a與g的關(guān)系應(yīng)為關(guān)系如下：
已知月球中心與地球中心的距離r是地球半徑r的60倍，我們得到。
這個(gè)從動(dòng)力學(xué)角度得到的結(jié)果與之前用運(yùn)動(dòng)學(xué)公式計(jì)算的數(shù)據(jù)完全一致。
牛頓證實(shí)了地球與物體之間、天體之間的引力具有相同性質(zhì)并遵循相同力學(xué)定律的假設(shè)是正確的。 牛頓對(duì)這條萬有引力定律做了合理的概括英語作文，并于1687年發(fā)表了萬有引力定律。可以用下表來表達(dá)牛頓推導(dǎo)萬有引力定律的思想。
（根據(jù)問題引導(dǎo)學(xué)生看書，老師引導(dǎo)總結(jié)）
(1)什么是萬有引力？ 并舉例說明。
（2）萬有引力定律如何體現(xiàn)物體間相互作用的規(guī)律？ 它的數(shù)學(xué)表達(dá)式是什么？
（3）萬有引力定律的適用條件是什么？
2、萬有引力定律
1、內(nèi)容：
自然界中任何兩個(gè)物體都會(huì)相互吸引。 引力的大小與兩個(gè)物體質(zhì)量的乘積成正比，與它們距離的平方成反比； 重力的方向是沿著兩者的連線。
2.公式：
3、各物理量的含義及單位：
F是兩個(gè)物體之間的引力，單位：N。
m1和m2分別表示兩個(gè)物體的質(zhì)量，單位：kg
r是它們之間的距離，單位：m
G為萬有引力常數(shù)：G=6.67×10-11 N·m2/kg2，單位：N·m2/kg2。
4.萬有引力定律的理解
①萬有引力F是由于相互作用的物體有質(zhì)量而產(chǎn)生的引力。 它與初中時(shí)學(xué)過的電荷間萬有引力、磁極間萬有引力不同。
強(qiáng)調(diào)：
A.萬有引力的普遍性。 引力不僅存在于恒星之間，任何客觀存在的有質(zhì)量的物體之間也存在這種相互吸引力。
B. 萬有引力的互易性。 相互作用的兩個(gè)物體的引力是一對(duì)相互作用力和反作用力。 它們大小相等、方向相反，分別作用于兩個(gè)物體。
C. 萬有引力的宏觀性質(zhì)。 一般情況下，萬有引力很小，它的存在只有在質(zhì)量巨大的恒星之間或天體與天體附近的物體之間才具有實(shí)際的物理意義。
D.引力的獨(dú)立性。 兩個(gè)物體之間的引力只與它們自身的質(zhì)量有關(guān)，與它們所在空間的性質(zhì)以及周圍是否有其他物體無關(guān)。
② r 為兩個(gè)物體之間的距離：
A.如果物體可以看作一個(gè)粒子，則r是兩個(gè)粒子之間的距離。
B、如果形狀規(guī)則的均勻物體彼此距離較近，則r應(yīng)理解為它們幾何中心之間的距離。
C、如果物體不能看成一個(gè)質(zhì)點(diǎn)，那么每個(gè)物體都可以看成是若干個(gè)質(zhì)點(diǎn)的集合，然后根據(jù)萬有引力定律可以計(jì)算出各個(gè)質(zhì)點(diǎn)之間的引力，然后將它們合力可以根據(jù)矢量法計(jì)算。
③ G為萬有引力常數(shù)，在數(shù)值上等于兩個(gè)質(zhì)量為1kg的物體相距1m時(shí)相互作用的引力。
課堂練習(xí)：
1. 研究：要求兩名學(xué)生來到講臺(tái)上，玩兩個(gè)游戲：一是要求兩名學(xué)生靠近然后離開超過三次，二是要求兩名學(xué)生嘗試跳起來并停在空中，看看他們是否能做到。 再問：既然自然界中任意兩個(gè)物體之間都存在萬有引力，為什么我們?cè)谌粘Ｉ钪懈杏X不到我們自己、人與物體之間的這種相互作用呢？
具體計(jì)算：地面上兩個(gè)50kg的顆粒相距1m時(shí)，它們之間的引力有多大？ 已知地球質(zhì)量約為6.0×，地球半徑為6.4×106m。 這個(gè)物體與地球之間的引力有多大？ ?（F1=1.6675×10-7N，F(xiàn)2=493N）
（學(xué)生計(jì)算后回答）
此問題點(diǎn)評(píng)： 可見，物體之間的引力一般都很小，一般不易感覺到。 物體與天體（如人類與地球）之間的引力是不容忽視的。
2. 要將兩個(gè)物體之間的引力減小到原來的1/4，可以采用的方法是（ ）
A. 將兩個(gè)物體的質(zhì)量減半，同時(shí)保持距離不變。
B. 將兩個(gè)物體之間的距離增加到原來值的兩倍，并保持質(zhì)量不變
C、將其中一個(gè)物體的質(zhì)量減少到原來的1/4，并保持距離不變
D. 將兩個(gè)物體的質(zhì)量和它們之間的距離減小到原來值的 1/4。
答案：ABC
3、假設(shè)地球表面的重力加速度為，物體距地心的距離為4R（R為地球半徑）。 由于地球作用而產(chǎn)生的加速度為g，則()
A.1 B 1/9 C.1/4 D.1/16
提示：兩個(gè)地方的加速度是由什么力造成的？ 符合什么規(guī)則？
答案：D
3. 引力常數(shù)的測(cè)定
牛頓發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律，但沒有給出萬有引力常數(shù)的數(shù)值。 由于一般物體之間的引力很小，因此通過實(shí)驗(yàn)測(cè)量極其困難。 直到一百多年后，英國人卡文迪什才使用精密的扭力秤進(jìn)行了測(cè)量。
(1) 使用扭力天平測(cè)量重力常數(shù)的方法
卡文迪什解決問題的思路是將難以觀察到的微小變化轉(zhuǎn)化為容易觀察到的顯著變化，然后根據(jù)顯著變化和微小變化之間的關(guān)系來計(jì)算微小變化。
問題：卡文迪什扭轉(zhuǎn)平衡實(shí)驗(yàn)中如何實(shí)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)變？
將重力（很小）轉(zhuǎn)化為萬有引力矩，再轉(zhuǎn)化為石英絲的扭轉(zhuǎn)角度，最后轉(zhuǎn)化為光點(diǎn)在標(biāo)尺上移動(dòng)的距離（較大）。 根據(jù)預(yù)先計(jì)算出的石英絲扭矩與扭轉(zhuǎn)角的關(guān)系，即可證明扭矩，即可求出重力，并可確定重力常數(shù)的值。
卡文迪什在確定萬有引力常數(shù)的同時(shí)，也證明了萬有引力定律的正確性。
（四）總結(jié)
本課重點(diǎn)學(xué)習(xí)萬有引力定律的內(nèi)容、表達(dá)、理解和簡單應(yīng)用。 它著重于理解定律的普遍性和適用性，對(duì)萬有引力的本質(zhì)有深刻的認(rèn)識(shí)。
要理解萬有引力定律，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：
(1)萬有引力的普遍性。 它存在于宇宙中任何有質(zhì)量的物體之間，無論它們之間是否有其他力作用。
(2)萬有引力常數(shù)的普適性。 它是一個(gè)常數(shù)，只與m、r、F單位的選擇有關(guān)，與物體的性質(zhì)無關(guān)。
(3) 兩個(gè)物體之間的引力是一對(duì)作用力和反作用力。
(4) 萬有力定律僅適用于質(zhì)點(diǎn)與質(zhì)量分布均勻的球體之間的相互作用。
課后練習(xí)
課本第71頁：2、3
板書
萬有引力定律
1、萬有引力定律的推導(dǎo)：
2、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。 重力的大小與兩個(gè)物體質(zhì)量的乘積成正比，與它們距離的平方成反比。
②公式：
G是萬有引力常數(shù)，r是它們之間的距離
③各物理量的含義及單位：
④萬有引力定律發(fā)現(xiàn)的重要意義：
3. 引力常數(shù)的測(cè)定
4.萬有引力定律的理解
①萬有引力F是由于相互作用的物體有質(zhì)量而產(chǎn)生的引力。 它與初中時(shí)學(xué)過的電荷間萬有引力、磁極間萬有引力不同。
強(qiáng)調(diào)：
A.萬有引力的普遍性。 引力不僅存在于恒星之間，任何客觀存在的有質(zhì)量的物體之間也存在這種相互吸引力。
B. 萬有引力的互易性。 相互作用的兩個(gè)物體的引力是一對(duì)相互作用力和反作用力。 它們大小相等、方向相反，分別作用于兩個(gè)物體。
C. 萬有引力的宏觀性質(zhì)。 一般情況下，萬有引力很小，它的存在只有在質(zhì)量巨大的恒星之間或天體與接近天體的物體之間才具有實(shí)際的物理意義。
D.引力的獨(dú)立性。 兩個(gè)物體之間的引力只與它們自身的質(zhì)量有關(guān)，與它們所在空間的性質(zhì)以及周圍是否有其他物體無關(guān)。
② r 為兩個(gè)物體之間的距離：
A.如果物體可以看作一個(gè)粒子，則r是兩個(gè)粒子之間的距離。
B、如果形狀規(guī)則的均勻物體彼此距離較近，則r應(yīng)理解為它們幾何中心之間的距離。
C、如果物體不能看成一個(gè)質(zhì)點(diǎn)，那么每個(gè)物體都可以看成是若干個(gè)質(zhì)點(diǎn)的集合，然后根據(jù)萬有引力定律可以計(jì)算出各個(gè)質(zhì)點(diǎn)之間的引力，然后將它們合力可以根據(jù)矢量法計(jì)算。
③ G為萬有引力常數(shù)，在數(shù)值上等于兩個(gè)質(zhì)量為1kg的物體相距1m時(shí)相互作用的引力。
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