人教版高中物理必修二_引力常量的测定_3.doc

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1、引力常量的测定　　一、素质教育目标　　（一）知识教学点　　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　　（二）能力训练点　　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的知识解决实际问题的能力．　　（三）德育渗透点　　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．　　（四）美育渗透点　　通过对卡文迪许扭杆装置的介绍使学生对科学的巧妙设计产生由衷的赞叹．　　二、学法引导　　利用直观教学，介绍实验装置及原理，重在突出培养学生的创造性思维．　　三、重点·难点·疑点及解决办法　　1．重点　

2、　卡文迪许扭秤测量引力常量的原理　　2．难点　　扭转力矩和引力矩平衡问题的理解　　3．疑点　　测定引力常量实验时，周边物体对小球的引力影响怎样消除？　　4．解决办法　　通过举例，加深对引力常量的理解　　四、课时安排　　1课时　　五、教具学具准备　　卡文迪许扭秤模型　　六、师生互动活动设计　　1．教师介绍实验装置的构成及实验的原理．　　2．学生通过观察，然后进行讨论．　　七、教学步骤　　（一）明确目标　　（略）　　（二）整体感知　　本节的教学是围绕着如何测定万有引力常量而展开的．由于一般物体间的万有引力很小，卡文迪许是如何用力矩来反映引力

3、的（一次放大），又是如何用光标移动显示扭转角度的（二次放大）来反映卡文迪许扭秤的“巧妙”所在．　　万有引力常量的测定，使万有引力定律可以定量计算物体间的引力大小．同时，卡文迪许扭秤的设计思想对学生有较大的启迪作用．　　（三）重点、难点的学习与目标完成过程　　1．卡文迪许扭秤的设计思想　　上一节课我们学习了牛顿发现的万有引力定律　　F＝G　　但牛顿却没有能够用实验证明和测定：（1）一般物体间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

4、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卡文迪许常量G．　　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，和万有引力力矩平衡，其中金属丝的扭转力矩与扭转角度成正比．即＝kθ，万有引力力矩为力偶矩，＝F·L，根据＝得出：　　F＝·θ　　其中k为已知，测出L和θ，可求出质量为、两物体间的万有引力为F，再测出两球间的距离r，代入万有引力定律可得出　　G＝　　

5、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×N·／，通常我们取引力常量G＝6.67×N·／　　2．万有引力常量的物理意义　　万有引力常量G＝6.67×N·／，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×N．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×kg，地球的质量m＝6.0×kg，太阳与地球相距r＝1.5×m，通过计算得出（让学生练习）F＝3.56×N；如

6、果一个质量为＝50kg的人在地面上，已知地球半径R＝6.4×m，通过计算（学生练习）得出F＝500N．实际上地球上物体所受的重力约等于万有引力，重力是万有引力的一个分量．　　（四）总结、扩展　　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×N·／，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，要灵活运用所受知识解决实际问题．　　八、布置作业　　1．（5）　　2．地核的体积约为整个地球体积的16％，地核的质量约为地核

7、质量的34％，经估算，地核的平均密度为多少？　　九、板书设计三、引力常量的测定　　1．卡文迪许扭秤测万有引力常量的原理　　F·L＝kθ……（1）　　F＝G……（2）　　联解（1）、（2）两式得引力常量为：　　G＝　　2．万有引力常量的物理意义　　G＝6.67×1N·／　　十、背景知识与课外阅读构造正球　　在构造对称的方法中，运用得最多，也最有效的是构造一个球体或球面，整个球对于其球心是对称的，两个半球相互是对称的．　　例设地球是一个密度均匀的球体，其半径R＝6.4×km，现在假想在地球内挖一球形内切空腔，地心O点在其腔壁上如图所示，有一

8、小球自切点A处释放，试问，这小球在释放后经多长时间到达地心？　　解析用数学计算可证明，均匀球壳对其内部物体的引力为零，对球外物体的引力等于把质量集中在球心之后，对外物体的引力，所以本题不能求出质心，再用质心