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高一物理万有引力定律教案
万有引力定律
授课对象:高一学生
授课地点;
一、教学目标
1.了解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.
3.知道任何物体间都存在着万有引力，且遵循相同的规律.
二、教学重点
1.万有引力定律的推导.
2.万有引力定律的内容及表达公式.
三、教学难点
1.对万有引力定律的理解.
2.使学生能把地面上的物体所受的重力与其他星球与地球之间存在的引力是同性质的力联系起来.
四、教学方法
1.对万有引力定律的推理——采用分析推理、归纳总结的方法.
2.对疑难问题的处理——采用讲授法、例证法.
五、教学步骤
导入新课
请同学们回忆一下上节课的内容，回答如下问题：
1.行星的运动规律是什么？行星都是绕着太阳做椭圆运动
2.开普勒第一定律、第三定律的内容？
开一定律：所有行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在所有椭圆的一个焦点上。
开三定律：所有行星的轨道的半长轴的三次方跟公转周期的二次方比值都相等
同学们回答完以后，老师评价、归纳总结.
同学们回答得很好，行星绕太阳运转的轨道是椭圆，太阳处在这个椭圆的一个焦点上，那么行星为什么要这样运动？而且还有一定的规律？这类问题从17世纪就有人思考过，但由于人们认识所限，多数人认为天体应该做最完美的匀速圆周运动。到了开普勒时代，开始萌发出许多关于天体运动的动力学解释。伽利略认为一切物体都有合并的趋势，这种趋势导致物体做圆周运动；开普勒认为，行星是受到太阳类似于磁力的作用而绕太阳运动；法国物理学家笛卡尔认为行星运动是因为在行星周围有旋转物质（以太）作用在行星上······
新课教学
1.到了牛顿时代，一些科学家，如胡克、哈雷等，对这一问题的认识更进了一步。他们认为,行星围绕太阳运动是由于受到太阳的引力，甚至证明这种引力在行星作圆周运动时与行星到太阳的距离的二次方成反比。但是他们没能严格证明这种引力的一般规律。
虽然行星的轨道是椭圆，但事实上行星运动的椭圆轨道离心率很接近于1，所以我们把它理想化为一个圆形轨道，这样就简化了问题，易于我们在现有认知水平上来接受.
根据圆周运动的条件可知行星必然受到一个太阳给的力.牛顿认为这是太阳对行星的引力，那么，太阳对行星的引力F应该为行星运动所受的向心力，即：
再根据开普勒第三定律 代入上式
可得到：
其中m为行星的质量，r为行星轨道半径，即太阳与行星的距离.由上式可得出结论：太阳对行星的引力跟行星的质量成正比，跟行星到太阳的距离的二次方成反比.
即：F∝
根据牛顿第三定律：太阳吸引行星的力与行星吸引太阳的力是同性质的相互作用力.既然太阳对行星的引力与行星的质量成正比，那么行星对太阳也有作用力，也应与太阳的质量M成正比，即：
F∝
用文字表述为：太阳与行星之间的引力，与它们质量的乘积成正比，与它们的距离的平方成反比.
用公式表述：
公式中的G是一个常数，叫万有引力常量.
进而牛顿还研究了月地间的引力、许多不同物体间的作用力都遵循上述引力规律，于是他把这一规律推广到自然界中任意两个物体间，即具有划时代意义的万有引力定律.
2.万有引力定律：
（1）内容：自然界中任何两个物体都是相互吸引的，引力的大小跟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：
（3）各物理量的含义及单位
r表示两个具体物体相距很远时，物体可以视为质点.如果是规则形状的均匀物体，r为它们的几何中心间的距离。单位为“米”。
G为万有引力常量，G=6.67×10-11，单位为N·m2/kg2.这个引力常量的出现要比万有引力定律晚一百多年哪！是英国的物理学家卡文迪许测出来的，我们下节课就要学习.
（4）疑问：在日常生活中，我们各自之间或人与物体间，为什么都对这种作用没有任何感觉呢？
这是因为一般物体的质量与星球的质量相比太小了，它们之间的引力太小了，所以我们不易感觉到。
(5) 扩展思路
牛顿想验证地面上的物体的重力与月地间、行星与太阳间的引力是同种性质的力，他做了著名的“月——地”检验，请同学们阅读课本第105页有关内容.然后归纳一下他的思路.
①如果重力与星体间的引力是同种性质的力，都与距离的二次方成反比关系，那么月球绕地球做近似圆周运动的向心加速度就应该是重力加速度的1/3600.
牛顿计算了月球的向心加速度，结果证明是对的.
②如果我们已知地球质量为5.89×1024kg.地球半径为6.37×106m.同学们试计算一下月球绕地球的向心加速度是多大？
同
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