引力常量的测定

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1、岳阳市十一中学物理组陈鹏光教案　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　2002年上学期三、引力常量的测定教材：《全日制高级中学物理试验修订本》第六章第三节教学目标知识目标1、了解卡文迪许实验装置及其原理2、知道引力常量的物理意义及其数值能力目标通过学习卡文迪许如何测定微小量的思想方法，培养学生灵活运用所学知识解决实际问题的能力。德育目标由卡文迪许扭秤的设计思想的学习，培养学生创造性思维习惯。教学重点卡文迪许扭秤测量引力常量的原理教学难点扭转力矩和引力矩平衡问题的理解教学方法1、对卡文迪许实验的装置和原理采用直接讲授、介绍的方法。2、对金属丝的扭转角

2、度，采用与微小形变实验的对照。教学用具卡文迪许扭秤模型、投影仪、投影片课时安排1课时教　　学　　步　　骤导入新课上一节课我们学习了牛顿发现的万有引力定律，牛顿却没有能够用实验证明和测定：（1）一般物体间是否确实存在着万有引力。（2）引力常量G的数值。为此人们试图测定出引力常量G的确切数值。但因为一般物体间的万有引力非常小，很难用实验的方法将它显示出来并加以测定。所以牛顿发现万有引力定律一百多年，引力常量都未能测定。后来，英国物理学家卡文迪许巧妙地利用扭秤装置测定了万有引力常量G。新课教学（一）用投影片出示本节课的学习目标：1、了解卡文迪许实验装置及其原理2、知

3、道引力常量的物理意义及其数值（二）学习目标完成过程：1、卡文迪许扭秤的设计思想：-15-岳阳市十一中学物理组陈鹏光教案　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　2002年上学期扭秤装置把微小力转变成力矩来反映（一次放大），扭转角度又通过光标的移动来反映（二次放大）。从而确定物体间的万有引力。根据力的平衡可知，金属丝的扭转力矩M1，和万有引力力矩M2平衡，其中金属丝的扭转力矩与扭转角度成正比。即M1=kθ，万有引力力矩M2为力偶矩，M2=FL，根据M1=M2得出：其中k为已知，测出L和θ，可求出质量为m1、m2两物体间的万有引力为F，再测出两球间的距离

4、r，代入万有引力定律可得出：利用可控制变量法多次进行测量，得出万有引力常量G=6.67259×10-11N·m2/kg2通常我们取G=6.67×10-11N·m2/kg22、万有引力常量的物理意义：万有引力常量G=6.67×10-11N·m2/kg2，它的物理意义是：两个1kg的物体相距1m所受的万有引力为6.67×10-11N，从这个力的值可以知道，一般物体间的万有引力是如此之小，我们根本不可能感受到，因而一般物体间的万有引力可以忽略不计。但天体与天体、天体与一般物体的引力却较大，例如太阳的质量M=2.0×1030kg，地球的质量m=6.0×1024kg，太

5、阳与地球相距r=1.5×1011m，通过计算得出（让学生练习）F=3.56×1022N；如果一个质量为m'=50kg的人在地面上，已知地球半径R=6.4×106m，通过计算（学生练习）得出F=500N，实际上地球上物体所受重力约等于万有引力，重力是万有引力的一个分量。巩固训练MRdm如图所示，在一个半径为R，质量为M的球体中，紧贴球的边缘挖去一个半径为R/2的球形空穴后，对位于球心和空穴中心连线上，与球心相距d的质点m的引力如何求解？引力大小为多少？小　　结本节我们学习了卡文迪许测量引力常量的方法及测量结果，测得的引力常量G=6.67×10-11N·m2/kg

6、2，这样，我们知道两物体的质量和它们的距离就可以计算出它们的吸引力大小。另外，通过卡文迪许扭秤设计思想的学习，启发了我们在今后的学习中，要灵活运动所学知识解决实际问题。作业P107（5）-15-岳阳市十一中学物理组陈鹏光教案　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　2002年上学期板书设计第三节引力常量的测定-15-岳阳市十一中学物理组陈鹏光教案　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　2002年上学期-15-