高中物理 第六章《万有引力定律》学案 新人教版必修2.doc

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1、6.3《万有引力定律》学案【课标要求】1．了解万有引力定律得出的思路和过程，理解万有引力定律的含义，掌握万有引力定律的公式；2．知道任何物体间都存在着万有引力，且遵循相同的规律。3．、理解地面上物体所受的重力与天体间的引力是同一性质的力，即服从平方反比定律的万有引力。记住引力常量G并理解其内涵。4．要在思路上明确牛顿是在椭圆轨道下证明了万有引力定律。【重点难点】1．万有引力定律的建立过程、内容及表达公式2．地面上的物体所受的重力与天体间的引力是同种性质的力【课前预习】1．假定维持月球绕地球运动的力与使得苹果

2、下落的力真的是同一种力，同样遵从，那么，由于月球轨道半径约为地球半径的60倍，所以月球轨道上一个物体受到的引力是在地球上的倍。根据牛顿第二定律，物体在月球轨道上运动的加速度(月球加速度)是它在地面附近下落时的加速度(加速度)的倍。根据牛顿时代测出的月球公转周期和轨道半径，检验的结果是，与，真的是同一种力。2．自然界中任何两个物体都，引力的大小与正比，与成反比。其中G叫，数值为，它是英国物理学家在实验室利用扭秤实验测得的。3．万有引力定律的发现，是17世纪自然科学最伟大的成果之一。它把地面上规律和规律统一了起

3、来，对以后物理学和天文学的发展具有深远的影响。它第一次揭示了规律，在人类认识自然的历史上树立了一座里程碑。[探究与生成][问题1]月－地检验[教师点拨]拉住月球使它围绕地球运动的力，与拉着苹果下落的力以及地球、众行星与太阳之间的作用力是同一种力，遵循相同的规律，也就是说我们上节课所学习的天体间引力的规律是具有普遍性的。例1．地面附近的重力加速度g=9.8m/s2，月球绕地球运动的周期为27.3天，地球半径为R=6.4×106m，月球与地球之间的距离r=3.8×108m（即r=60R），求月球绕地球运动的加速

4、度a月为地面重力加速度g的多少倍？【解析】由，，得代入数据解得：通过计算，证明了课本上提出的假设，即地球对月球的力与地球使苹果自由下落的力的是同一种力，都遵守“平方反比”的规律。【拓展与分享】离地面某一高度h处的重力加速度是地球表面重力加速度的二分之一，则高度h是地球半径R的多少倍。解析：物体在地面受到的引力与在离地h高处受到的引力同样遵守“平方反比”的规律，所以：由题意知解得即h是地球半径的倍[问题2]万有引力定律[教师点拨]平方反比律已经扩展到太阳与行星之间、地球与月球之间、地球与地面物体间之后，牛顿作

5、了更大胆的设想，任意两个物体之间都存在这样的力，牛顿就这样地将之推广了，于是就有了具有划时代意义的万有引力定律的问世。（1）内容：自然界中任何两个物体都相互吸引，引力的大小与两个物体的质量m1和m2的乘积成正比，与它们之间的距离r的二次方成反比。（2）公式：（3）单位：质量——Kg、距离——m、力——N。（4）比例系数G叫做引力常量，普遍适用。（5）距离的确定：可视为质点的物体，则为质点间的距离；对均质球体则是两个球心间的距离。（6）意义：对物理学、天文学的发展具有深远的影响；它把地面上物体运动的规律和天体

6、运动的规律统一起来了；在科学文化发展起到了积极的推动作用，解放了人们的思想，给人们探索自然的奥秘建立起了极大的信心，人们有能力理解天地间的各种事物。万有引力定律清楚地向人们提示，复杂运动的背后隐藏着简洁的科学规律；它明确地向人们宣告，天上和地下都遵循着完全相同的科学法则。例2．两个大小相同的实心均质小铁球,紧靠在一起时它们之间的万有引力为F;若两个半径为小铁球2倍的实心均质大铁球紧靠在一起,则它们之间的万有引力为（）A.2FB.4FC.8FD.16F【拓展与分享】火星半径为地球半径的一半，火星质量约为地球质

7、量的1/9。一位宇航员连同宇航服在地球上的质量为100kg，则在火星上其质量为kg，重力为N.【思路分析】地球表面的重力加速度=①火星表面的重力加速度=②由①②：物体在火星上的重力：mg火=100×4.36N=436N.【答案】100436[问题3]引力常量[教师点拨]万有引力定律——这一科学史上最伟大的定律，于1687年发表在牛顿的传世之作《自然科学的数学原理》中。但在当时，牛顿无法确定其中的引力常量，万有引力定律的正确性仍然值得怀疑。18世纪80年代，库仑为定量研究电荷间的相互作用力而发明了扭秤装置，实

8、现了对微小量的巧妙测量。英国的物理学家卡文迪许则巧妙地利用和改进了扭秤装置，于1789年，精确地测出了引力常量G。难怪有人形象地称他们是“天才发明和天才借鉴”，我们在学习中互相协作、互相借鉴也是具有重要意义的。万有引力常量的测定：（1）仪器：卡文迪许扭秤扭秤的主要部件有四部分:一个倒置的金属架;一根石英丝;一个固定在T型架上的平面镜;T型架两端各装一质量为m的小球.其结构如图所示:（2）原理：光杠杆放大原理，如图