7.2《万有引力定律》 教学设计-2020-2021学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

7.4万有引力定律（4）
班级：___________ 姓名：___________
学习目标：
知道万有引力存在于任意两个物体之间，知道其表达式和适用范围。
理解万有引力定律的推导过程，认识在科学规律发现过程中大胆猜想与严格求证的重要性。
知道万有引力定律的发现使地球上的重物下落与天体运动完成了人类认识上的统一。
会用万有引力定律解决简单的引力计算问题。知道万有引力定律公式中r的物理意义，了解引力常量G的测定在科学史上的重大意义。
科学思维：
问题驱动教学：
一、万有引力定律的探索
思考与讨论1：同学们，我们学习高中物理一个多学期了，物理给你留下印象最深的东西是什么？
思考与讨论2：开普勒定律很好的描述了行星围绕太阳运动轨道、周期和快慢，人们开始思考是什么原因使行星绕太阳运动？
思考与讨论3:顺着牛顿的思路，降低数学难度，探究太阳对行星的引力与哪些因素有关？
牛顿第一定律：一切物体总保持 状态或 状态，除非作用在它上面的 迫使它改变这种状态。 是物体惯性大小的唯一量度。
牛顿第二定律：物体 的大小跟它所受到的 成正比，跟它的 反比，加速度的方向跟 的方向相同。
问题1：太阳对行星的引力与哪些因素有关？
思考与讨论4：月地检验—寻找理论证据。地球绕太阳运动、月球绕地球运动，它们之间的作用力是同一种性质的力？这种力与地球对地面附近的苹果的吸引力也是同一种性质的力吗？
问题2：地球质量为m地，月球质量为m月，r是地球中心与月球中心的距离，假设地球对月球的作用力与太阳对行星的作用力是同一种力，类比写出地月之间引力表达式。
问题3：在问题2的前提下，由牛顿第二定律，月球加速度表达式a月是怎样的？
问题4：地面附近空中有一苹果，质量为m，地球半径为R，假设地球对苹果的力也是同一种力，其力的表达式是怎样的？加速度的表达式a苹是怎样的？
问题5：基于以上假设，a月与a苹之比的表达式是什么？如何去验证其是否正确？
提示：在牛顿的时代，人们已经能够比较精确地测定自由落体加速度，a苹认为是自由落体加速度g（9.8 m/s）；月球可近似认为绕地球做匀速圆周运动，月球中心到地球中心的距离r＝3.8×108 m，公转周期为27.3天，约2.36×106 s。
结论：地面物体所受地球的引力、月球所受地球的引力，与太阳、行星间的引力遵从相同的规律．
二、万有引力定律
1．内容：自然界中任何两个物体都相互吸引，引力的方向在它们的 上，引力的大小与物体的 成正比、与它们之间 成反比．
2．表达式：F＝G，其中G叫作引力常量．
三、引力常量
牛顿得出了万有引力与物体质量及它们之间距离的关系，但没有测出引力常量G的值．
111年后，英国物理学家 通过实验推算出引力常量G的值．通常情况下取
G＝ N·m2/kg2.
例题精讲
例1.关于行星对太阳的引力，下列说法正确的是(　　)
A．行星对太阳的引力提供了行星做匀速圆周运动的向心力
B．行星对太阳的引力大小与行星的质量成正比，与行星和太阳间的距离成反比
C．太阳对行星的引力公式是由实验得出的
D．太阳对行星的引力公式是由开普勒定律和行星绕太阳做匀速圆周运动的规律推导出来的
例2.对于万有引力定律的表达式F＝G，下列说法正确的是(　　)
A．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
B．当r趋近于零时，万有引力趋于无穷大
C．对于m1与m2间的万有引力，质量大的受到的引力大
D．m1与m2受到的引力是一对平衡力
五、课堂小结