2.万有引力定律 课标准 素养目标 1.通过史实,了解万有引力定律的发现过。 2.知道万有引力定律。 1.能将天体间的引力与相关的自然现象联系起来。 (物理观念) 2.能把行星绕太阳运转简化为匀速圆周运动进行推导,通过类比,得到天体运动与地面物体运动遵循相同力学定律。 (科学思维) 3.能根据开普勒定律,并结合圆周运动、牛顿运动定律推导万有引力定律。 (科学探究) 4.认识到牛顿对万有引力的研究是建立在前人基础上的一项创造性工作;万有引力定律使人们能正确解释自然现象。 (科学态度与责任) 高端教学引领 【教学建议】 1.行星与太阳间的引力: 任务 建议 行星与太阳间的引力 (1)课前让学生阅读教材中的“科学漫步”部分,了解牛顿对行星与太阳间的引力的认识过。 (2)引导学生经历“猜想———建模———推导———结论”过,从而理解万有引力定律的得来。 2.月—地检验: 任务 建议 月—地检验 (1)引导学生经历:牛顿的思考———月—地检验猜想———检验的过———理论分析———检验的结果。 (2)理解:地面物体所受地球的引力、月球所受地球的引力,与太阳、行星间的引力,遵从相同的规律。 3.万有引力定律: 任务 建议 万有引力定律 从条件性、普遍性、相互性、宏观性理解万有引力定律的内容 【情境导引】 1680年1月6日,胡克在给牛顿的一封信中,提出了引力反比于距离的平的猜测,并问道,如果是这样,行星的轨道将是什么形状 1684年,在胡克和爱德蒙·哈雷、克里斯多夫·伦恩等人的一次聚会中,又提出了推动这一研究的问题。伦恩拿出了一笔奖金,条件是要在两个月内完成这样的证明:从平反比关系得到椭圆轨道的结果。哈雷经过反复思考,最后于1684年8月专到剑桥大学向当时已有些名望的牛顿求教。牛顿说他早已完成了这一证明,但当时没有找到这份手稿;在1684年底牛顿把重新作出的证明寄给了哈雷。在哈雷的热情劝告和资助下,1687年,牛顿出版了他的名著《自然哲学的数学原理》,公布了他的研究成果。其中万有引力定律使人们对自然世界的认识站到了一个新的高度。 问题导引: (1)迫使月球做轨道运动的向心力与地面上物体所受的重力到底是否有同一本质呢 (2)不同质量的物体在任何情况下,它们之间是否存在相互作用力 其规律是怎样的 课前自主学习 一、行星与太阳间的引力 任务驱动:行星绕着太阳做匀速圆周运动,是什么力提供向心力 提示:太阳对行星的引力提供向心力。 1.太阳对行星的引力:F=ma==m()2·=。结合开普勒第三定律得F∝。 2.行星对太阳的引力:根据牛顿第三定律,行星对太阳的引力F'的大小也存在与上述关系对称的结果,即F'∝。 3.太阳与行星间的引力:由于F∝、F'∝,且F=F',则有F∝,写成等式F=G,式中G为比例系数,与太阳、行星都没有关系。 二、月—地检验 1.理论分析:设地球半径为r地,地球和月球间距离为r地月。 2.天文观测: 三、万有引力定律 1.内容:自然界中任何两个物体都相互吸引,引力的向在它们的连线上,引力的大小与物体的质量m1和m2的乘积成正比、与它们之间距离r的二次成反比。 2.公式:F=G。 3.引力常量:英国物理学家卡文迪什较准确地得出了G的数值,现在通常取G= 6.67×10-11 N·m2/kg2。 【易错辨析】 (1)在推导太阳与行星的引力公式时,用到了牛顿第二定律和牛顿第三定律。 ( ) (2)万有引力不仅存在于天体之间,也存在于普通物体之间。 ( ) (3)牛顿发现了万有引力定律,并测出了引力常量。 ( ) (4)公式F=G中G是比例系数,与太阳、行星都没关系。 ( ) (5)质量一定的两个物体,若距离无限小,它们间的万有引力趋于无限大。 ( ) 提示:(1)√ (2)√ (3)×。牛顿发现了万有引力定律,卡文迪什测出了引力常量。 (4)√ (5)×。质量一定的两个物体,若距离无限小,则两个物体不能视为质点,不符合万有引力定律的适用条 ... ...
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