万有引力定律最新教案.docx
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万有引力定律最新教案
万有引力定律
课题
万有引力定律
单元
7
学科
物理
年级
高一
本节课所采纳的教材是人教版高中物理必修第二册第七章第二节的内容，万有引力定律是
本章的核心，拥有承前启后的作用。
从知识建构的历史进度来看，依据上节所学知识，在教师
的指引下学生较简单提出本节所学内容。
教课过程中的要点是对万有引力定律的推导过程深入领会，培育学生的科学质量，知道公
教材
式的合用条件，引力常量测定中的思想方法等。
物理学史的叙述不单要达到认识历史的目的，
剖析
还需借此使学生领会科学研究的长久性、连续性、艰巨性，升华学生的思想，提高学生素质。
本节要修业生理解万有引力定律的含义并会推导万有引力定律，记着引力常量
G并理解其
内涵，知道任何物体间都存在着万有引力，且依据相同的规律，月地查验出此刻正文里起连接
作用，把太阳与行星间的引力推行到地球与月球，地球与地面物体间，并对随意两个物体间的
引力起铺垫作用。
一、教课目的
1
．认识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，记着引力常量
G并理解其内涵。
3
．知道任何物体间都存在着万有引力，且依据相同的规律。
二、核心修养
教学
物理观点：
建立任何物体都存在引力的物理观点，能科学地描绘万有引力定律以及方向形
目标
成相互作用观点。
科学思想：
经过推导太阳与行星间的引力公式，领会逻辑推理在物理学中的重要性。
科学研究：
经过对万有引力的学习让学生会用物理知识来解说生活中的问题，提高剖析问
题解决问题的能力。
科学态度与责任：
经过牛顿在古人的基础上发现万有引力的思想过程，说明科学研究的长
期性、连续性及艰巨性。
教学
1
．万有引力定律的推导。
要点
2
．万有引力定律的内容及表达公式。
教学
1
．对万有引力定律的理解。
难点2．使学生能把地面上的物体所受的重力与其余星球与地球之间存在的引力是同性质的力联
系起来。
教课过程
教课环节教师活动学生活动设计企图
1/11
导入新课出示动画以及图片
思虑：
太阳对行星的引力使得行星环绕太阳运
动，月球环绕地球运动，能否能说明地球对月球有引观看动画以及
力作用？
图片并思虑问
抛出的物体总要落回地面，能否说明地球对物体题。
有引力作用？
那么自然界中任何两个物体间能否都存
在引力？
引力的大小和方向能确立吗？
要想清楚理解认识这些问题，就需要仔细学习万
有引力定律。
解说新课一、科学家们的研究之路
1、伽利略
以为行星的运动是由“惯性”自行保持的。
2、开普勒
行星的运动是遇到了来自太阳的近似于磁力的作阅读课文认识
用，与距离成反比。
科学家的研究
3、笛卡尔之路
以为内行星的四周有旋转的物质作用内行星上，
使得行星绕太阳运动。
4、胡克
以为行星的运动是太阳吸引的缘由，而且力的大
小与到太阳距离的平方成反比。
5、牛顿
以任何方式改变速度（包含改变速度的方向）都
需要力。
这就是说，使行星沿圆或椭圆运动，需要指
向圆心或椭圆焦点的力，这个力应当就是太阳对它的
引力。
下边我们依据牛顿运动定律及开普勒行星运动定
律来议论太阳与行星间的引力。
二、行星与太阳间的引力
1、简化模型：
行星轨道依据“圆”来办理；
行星做匀速圆周运动时，遇到一个指向圆心（太
经过问题的思
考，加强学生学
习的兴趣，为万
有引力定律的学
习作铺垫。
领会科学研究的
长久性、连续性
及艰巨性。
2/11
阳）的引力供给了向心力，太阳与行星间引力的方向
沿着两者的连线。
学生察看图片
中的向心力及
其方向
2、太阳和行星之间的引力
问题：
设行星的质量为m，速度为v，行星与
太阳间的距离为r，周期为T，请推导太阳对行星的
在教师的指引
引力F。
下学生推导太
解：
行星绕太阳做匀速圆周运动的向心力为：
阳对行星的引
F=mv2/r①
力。
周期为T与线速度为v的关系：
V=2πr/T②
②代入①得：
F=4π2mr/T2
由开普勒第三定律：
r3/T2=k得：
T2=r3/k
代入③得：
F=4π2km/r2
上式等号右侧
2
4πk为常量，太阳对行星的引力
跟行星的质量成正比，与行星、太阳距离的二次方成
反比：
即F∝m/r2。
同理行星对太阳的引力跟太阳的质量成正比，与
行星、太阳距离的二次方成反比：
即：
F′∝M/r2
由牛顿第三定律知F和F′的大小相等，所以太
阳和行星之间的引力与行星和太阳的质量成正比与距
离的二次方成反比：
F∝Mm/r2
写成等式就是：
F=GMm/r2
式中量G与太阳、行星都没相关系。
太阳与行星间引力的方向沿着两者的连线。
至此，牛顿向来是在已有的观察结果和理论指引下进行推断和剖析，观察结果仅对“行星绕太阳运
掌握行星轨道依据“圆”来办理的简化模型。
锻炼学生灵巧运
用公式以及逻辑
思想能力。
3/11
动”建立，这还不是万有引力定律。
三、月—地查验
出示图片：
月亮和苹果图片
思虑：
地球绕太阳运动，月球绕地球运动，它们之间的作使劲是同一种性质的力吗？
这类力与地球对树上苹果的吸引力也是同一种性质的力吗？
为了考证地面上的重力与地球吸引月球、太阳吸引行星的力是同一性质的力，恪守相同的规律，牛顿还做了有名的“月－地”查验。
1．月—地查验的目的：
查验保持月球绕地球运
动的力与使物体着落的力是同一种性质力，都遵照
“平方反比”的规律。
2．月—地查验的推导
假定地球与月球间的作使劲与太阳与行星间的作
使劲是同一种力，则应当知足：
F=G
m月m地
r2
依据牛顿第二定律
F
m地
a月=m月=G
r2
①
（r是地球中心与月球中心的距离
）
假定地球对苹果的吸引力也是同一种力，同理可
知，苹果的自由落体加快度：
a苹=Gm地2②
R
（R是地球中心与苹果间的距离
）
a月
R2
①/②可得：
=
2
因为月球与地球中心的
a苹
r
距离r约为地球半径
R
的
60倍，所以：
a月
1
a苹=
602
在教师指引下使学生产生对引
剖析，猜想：
力能否同一性质
“天上”的力与的研究兴趣
“人间”的力应
属于同种性质
的力。
由牛顿第二定直接研究力，对
律指引学生发于月球遇到的力
现加快度也可很难去丈量，所
以达成对引力以变换思想，换
特色的研究。
一个能够表现力
特色的物理量去
研究。
4/11
思虑议论：
已知自由落体加快度
g
为
98m/s2
，
．
月球中心距离地球中心的距离为
8
m，月球公
3．8×10
转周期为
27．3d，约
6
a月
2．36×10s，求：
a苹
学生思虑议论
这样给予真切的
依据这些数据，可否考证前面的假定？
并着手推导
数据让学生得以
解：
π
考证，也使之体
a月
=（
2）2r
会到获取研究成
T
=
2×3.14
2
×2.36
×10
6
2
2.36×106
）
m/s
功的愉悦，加强
（
≈2.69×10-3m/s2
成就感。
a月=2.7×104≈12
a苹
60
这表示，地面物体所受地球的引力、月球所受地
球的引力，与太阳、行星间的引力，真的遵照相同的
规律。
四、万有引力定律
1、定律表述：
自然界中任何两个物体都是相互
学生记忆、教掌握理解万有引
吸引的，引力的方向在它们的连线上，引力的大小跟
师解说力定律
这两个物体的质量的乘积成正比，跟它们的距离的二
次方成反比。
2、公式表达：
FGm1m2
r2
（1）m1和m2表示两个物体的质量单位用千克
（kg）；
（2）r表示它们的距离单位用米（m）。
力的单
位用牛（N）
（3）G是比率系数，叫作引力常量，合用于任何两个物体。
3、对万有引力的理解
自然界中任何两个物体都是相互吸引的，所以
说：
万有引力拥有相互性、广泛性。
此外万有引力还
拥有宏观性。
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4、合用条件
（1）可视为质点的两物体间的引力；
（2）两质量平均散布的球体间的引力。
r指的是两球心间的距离。
（3）一质量平均散布的球体和一质点间的引力。
r指质点和球心间的距离。
五、引力常量的测定
1789年，即在牛顿发现万有引力定律一百多年
此后，英国物理学家卡文迪什，在实验室里经过丈量
几个铅球之间的万有引力，比较正确地得出了G的
数值。
1、引力常量
G的数值
标准值：
G
＝6．67259
-11
22
，
×10
N·m/kg
－11
2
2
往常取：
G=6．67×10
N·m/kg
知识拓展：
卡文迪什实验
动画演示：
卡文迪什实验
1、实验原理
力矩均衡，即引力矩=扭转力矩
2、科学方法：
放大法
3、科学思想：
等效的思想
（1）扭秤装置把细小力转变为力矩来反应
（2）扭转角度（细小形变）经过光标的挪动来反应
思虑议论1：
既然自然界中任何两个物体都是互
相吸引的，为何我们感觉不到四周物体的引力呢？
为何说万有引力拥有宏观性？
计算：
两个质量为60kg，相距1m的物体之间
学生理解记忆掌握万有引力的
合用条件
学生记忆引力
常量G的数
值
学生观看动画认识实验原理、
科学方法和科学
思想
学生思虑议论理解万有引力的
并计算宏观性，锻炼学
生的计算能力
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的引力？
解：
-7
=2．4012×10N
此力不到一粒芝麻重的几千分之一所以根本感觉
不到它的存在。
30
计算：
太阳的质量为M=2．0×10kg，地球质量
为．×24
m=6010kg，日地之间的距离为
11
R=1．5×10m请计算：
太阳与地球之间的万有引力
又是多大呢？
22
=3．5×10N
太阳与地球之间的万有引力的大小竟能拉断直径
为9000km的钢柱，特别巨大。
往常状况下，万有引力特别小，只有质量巨大的
星球间或天体与邻近的物体间，它的存在才有实质的
物理意义所以说万有引力还拥有宏观性。
思虑议论2：
一个篮球的质量为0.6kg，它所受
的重力有多大？
试估量操场上相距0.5m的两个篮
球之间的万有引力。
解：
G=mg=0.6×9．8N=5．88N
m1m2
FGr2
-11
≈9．6×10
两个篮球万有引力特别小，人们根本没法觉察
到，所以万有引力拥有宏观性。
2、引力常量物理意义：
引力常量在数值上等于
思虑议论并计锻炼学生的计算
算能力，领会两个
篮球万有引力非
常小，能够忽视
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两个质量都是1kg的质点相距1m时的相互吸引
力。
3、引力常量测定的意义
（1）卡文迪什利用扭秤装置经过改变小球的质量和距离，获取了G的数值，考证了万有引力定律的正确性。
（2）引力常量确实定使万有引力定律能够进行定量的计算，显示出真切的适用价值。
科学闲步牛顿的科学生涯阅读回答下边问题：
1、简述牛顿的科学生涯。
2、说一说牛顿在古人的基础上形成了比较全面
的科学方法是什么？
3、在科学研究方面我们应当学习牛顿的哪些品
质？
讲堂练习
1．火星轨道半径是地球轨道半径的a倍，火星
质量约为地球质量的b倍，那么火星与太阳之间的引
力约为地球与太阳之间引力的________倍。
学生阅读课文锻炼学生的自主
回答下列问题学习能力
学生练习稳固所学知识
答案：
b
a2
2．在牛顿发现太阳与行星间的引力过程中，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，是一个很要点的论证步骤，这一步骤采纳的
论证方法是（）
A．研究对象的选用B．理想化过程
C．控制变量法D．等效法
答案：
D
3、一名宇航员到达一个星球上，假如该星球的
质量是地球质量的一半，它的直径也是地球直径的一
半，那么这名宇航员在该星球上所受的万有引力大小
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是他在地球上所受万有引力大小的（）
A．0.25倍
B．0.5倍
C．2．0倍
D．4．0倍
答案：
C
4．4月30日，西昌卫星发射中心发射了一圆轨
道卫星，其轨道半径为2．8×107m，它与另一颗同
质量的同步轨道卫星（轨道半径为
4．2×107m）对比（）
A．向心加快度较小
B．周期较大
C．线速度较大
D．机械能较大
答案：
C
拓展提高
1．“嫦娥一号”和“嫦娥二号”卫星接踵达成
了对月球的环月飞翔，标记着我国探月工程的第一阶
段已经达成。
设“嫦娥二号”卫星环绕月球的运动为匀
速圆周运动，它距月球表面的高度为h，已知月球的
质量为M、半径为R，引力常量为
G，则卫星绕月
球运动的向心加快度
a=________，线速度
v=________。
答案：
GM
GM
（R+h）2
R+h
Gm1m2
2．关于万有引力定律的表达式
F=r2
，下边
说法中正确的选项是（
）
A．当r趋近于零时，万有引力趋于无量大
B．公式中G为引力常量，它是由实验测得的，
而不是人为规定的
C．若m1>m2，则m1遇到的引力大于m2遇到的
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引力
D．m1与m2遇到的引力大小相等，是一对均衡
力
答案：
B
3．近来，科学家在望远镜中看到太阳系外某一
恒星有一行星，并测得它环绕该恒星运动一周所用的
时间为1200年，它与该恒星的距离为地球到太阳距
离的100倍。
假定该行星绕恒星运转的轨道和地球绕
太阳运转的轨道都是圆周，仅利用以上两个数据能够
求出的量有（）
A．恒星质量与太阳质量之比
B．恒星密度与太阳密度之比
C．行星质量与地球质量之比
D．行星运转速度与地球公转速度之比
答案：
AD
讲堂小结1、万有引力定律公式
m1m2
梳理自己本节依据学生表述，
所学知识进行查漏补缺，并有
FG
r2
沟通针对性地进行讲
－
11
2
2
G=6．67×10
N·m/kg
2、合用条件
（1）合用于质点间引力大小的计算
（2）关于可视为质点的物体间的引力争解也能够利用万有引力公式
（3）当研究的物体不可以当作质点时，能够把物体设想切割成无数质点，求分力，再求协力
板书一、科学家们的研究之路
二、行星与太阳间的引力
太阳和行星之间的引力与行星和太阳的质量成正
比与距离的二次方成反比。
三、月—地查验
太阳与行星间、地球与月球间、地球与地面物体
解增补。
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间的力是同一种性质的力。
四、万有引力定律
FGm1m2r2
广泛性、相互性、宏观性
五、引力常量的测定
卡文迪什经过实验测出：
－
11
G=6．67×10
N?
m2/kg2
意义：
证了然万有引力的存在；使万有引力定律
有了真切的适用价值。
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