【物理】万有引力定律教学设计 2024-2025学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册.docxVIP

《万有引力定律》教案设计

课程时长：45分钟

核心素养

核心素养

核心素养维度

具体培养目标

物理观念

理解万有引力的普适性，建立“引力场“质量与距离的平方反比关系”等概念，能用分析实际问题。

科学思维

通过牛顿的“月地检验”和引力公式推导，体会理想化模型、类比推理和数学演绎的科学思维方法。

科学探究

通过分折卡文迪什扭秤实验的设计原理，学习

如何通过实验验证理论，培养实验设计与数

据分析能力

科学态度与责任

感悟科学家的创新精神(如牛顿综合天体与地

科学态度与责位面运动规律)，认识万有引力定律对航天技术、天文探测的深远影响。

教学重难点

教学重难点

-重点：

1.万有引力定律的内容及公式推导。

2.月地检验的逻辑推理过程。

3.万有引力常量(G)的物理意义。

难点：

1.从行星运动规律到万有引力公式的数学推导。

教学过程2.理解万有引力的“普适性”与“质点条件”的矛盾。

教学过程

三、教学设计

1.新课导入（3分钟）

-情境提问“苹果落地与月球绕地球运动，是否由同一种力引起？牛顿是如何思考这个问题的？”

实验演示：用细线拴住小球旋转，突然松手后小球飞离，类比“离心力”与“引力”的平衡。“牛顿如何从开普勒定律中揭示宇宙的引力规律？今天我们一起揭开万有引力的奥秘！”科学家研究历史（8分钟）

科学史梳理（板书/PPT）：

伽利略：提出“惯性”概念，但未解释天体运动。

开普勒：行星运动三大定律（铺垫引力平方反比关系）。

牛顿：综合运动定律与微积分，提出万有引力假说。

卡文迪许：巧用扭秤实验测量(G)，验证定律普适性。

互动讨论：

“若你是牛顿，如何通过‘月地检验’证明引力的统一性？”

3.新课教授（20分钟）

（1）行星与太阳间的引力推导（可以带着学生进行推导）

设行星的质量为m,速度为v,行星与太阳之间的距离为r，则行星绕太阳做匀速圆周运动的向心力为(1)，

由天文观测可以得出行星公转周期T，则有(2)

将（2）代入（1）整理后得到,由开普勒第三定律

最终推出（3）。

教师讲解在上面式子中，除了m,r以外，其余都是常量，对于任意行星来说都是相同的，所以可以说太阳对行星的引力F与行星的质量m成正比，与成反比

写成等式就是这就是太阳与行星之间万有引力的计算公式

强调：引力与质量乘积成正比，与距离平方成反比。

（2）月—地检验：月球与地球的引力验证

教师提问：现在我们通过计算得出太阳与行星之间的引力。那么我们知道月球也是围绕地球转的，那么这与太阳间的引力是同一个吗？

猜想并验证：猜想地球对月球的引力与地球对苹果的引力是同一种力

检验过程：

若猜想成立则有：

综上可推出：

验证可得：

结论：天体间的引力与地面重力本质相同。

万有引力定律

定律表述：自然界中任何两个物体都相互吸引，引力的方向在他们的连线上，引力的大小与物体的质量乘积成正比，与它们之间距离r的二次方长反比，即：

，适用于任何两个质点。

-适用条件：

质点（或均匀球体，r为球心间距）。

微观粒子间引力极小，通常忽略。

-举例：估算两名50kg学生相距1m时的引力

（4）万有引力常量G的测量

-卡文迪许扭秤实验（动画演示）：

原理：利用石英丝扭转角度放大微小引力作用。

结果：测得

-意义：

G的测量使万有引力定律具有实际计算价值。

4.板书设计

万有引力定律

1.内容：

2.推导：开普勒定律+牛顿运动定律→平方反比

3.月地检验：a?=g/(60)2≈0.0027m/s2

分层练习4.普适性：适用于所有质点，G=6.67×10?11N·m2/kg2

分层练习

题组一行星与太阳间的引力

若太阳质量变为原来的2倍，地球质量变为原来的3倍，日地距离变为原来的，则太阳与地球间的引力变为原来的（）倍？

6倍B.12倍C.24倍D.48倍

2.木星到太阳的距离是地球到太阳距离的5倍，木星质