万有引力定律教学设计

万有引力定律教学设计

作为一位无私奉献的人民教师，通常需要准备好一份教学设计，教学设计是实现教学目标的计划性和决策性活动。优秀的教学设计都具备一些什么特点呢？下面是小编整理的万有引力定律教学设计，欢迎阅读与收藏。

　　万有引力定律教学设计1

【教学目标】

（一）知识与技能

1、了解万有引力定律在天文学上的重要应用。

2、会用万有引力定律计算天体质量。

3、理解并运用万有引力定律处理天体问题的思路和方法。

（二）过程与方法

1、通过万有引力定律推导出计算天体质量的公式。

2、了解天体中的知识。

（三）情感、态度与价值观

体会万有引力定律在人类认识自然界奥秘中的巨大作用，让学生懂得理论来源于实践。

【教学重点】

1、行星绕太阳的运动的向心力是由万有引力提供的。

2、会用已知条件求中心天体的质量。

【教学难点】

根据已有条件求中心天体的质量。

教师启发、引导，学生自主阅读、思考，讨论、交流学习成果。

【教学工具】

课件、计算机、地球仪、投影仪等多媒体教学设备。

【教学过程】

一、引入新课

教师活动：上节我们学习了万有引力定律的有关知识，现在请同学们回忆一下，万有引力定律的内容及公式是什么？公式中的G又是什么？G的测定是谁完成的？

学生活动：思考并回答上述问题：

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，跟它们的距离的平方成反比。

公式：F=G

公式中的G是引力常量，它在大小上等于质量为1kg的两个物体相距1m时所产生的引力大小，经测定其值为6.67×10—11N·m2/kg2。G的测定是由卡文迪许完成的。

教师活动：（播音部分）牛顿（1643—1727）是英国著名的物理学家、数学家和天文学家，是十七世纪最伟大的科学巨匠。牛顿一生对科学事业所做的贡献，遍及物理学、数学和天文学等领域。牛顿在物理学上最主要的成就，是创立了经典力学的基本体系，对于光学，牛顿致力于光的颜色和光的本性的研究，也作出了重大贡献。牛顿在数学方面，总结和发展了前人的工作，提出了“流数法”，建立了二项式定理，创立了微积分。在天文学方面，牛顿发现了万有引力定律，创制了反射望远镜，并且用它初步观察到了行星运动的规律。

上面用了两个字“发现”，不是发明！正如幼儿园有一个小朋友造句：我爸爸发现了我的妈妈，然后发明了我。

万有引力发现后，再经过了一百多年，才确定引力常量。卡文迪许扭秤的主要部分是一个轻而坚固的T型架，倒挂在一根金属丝的下端。T形架水平部分的两端各装一个质量是m的小球，T形架的竖直部分装一面小平面镜M，它能把射来的光线反射到刻度尺上，这样就能比较精确地测量金属丝的扭转。他测定了引力常量。这也提供了我们测量微小物体质量的方法。古代，曹操的儿子曹冲利用浮力称出了大象的质量。那我们现在有没有可能利用已知的知识来称地球呢？

二、进行新课

（一）“科学真实迷人”

教师活动：引导学生阅读教材“科学真实迷人”部分的内容，思考问题［投影出示］：

1、推导出地球质量的表达式，说明卡文迪许为什么能把自己的实验说成是“称量地球的重量”？

2、设地面附近的重力加速度g=9.8m/s2，地球半径R=6.4×106m，引力常量G=6.67×10—11Nm2/kg2，试估算地球的质量。

学生活动：阅读课文，推导出地球质量的表达式，在练习本上进行定量计算。

教师活动：由于地球自转非常慢，一天只转了一圈，所以对应的自转偏向力很小。在这里，我们忽略不计。投影学生的推导、计算过程，一起点评。

kg重力加速度与高度的变化：若物体静止在距离地面高为h的高空

（二）计算天体的质量

教师活动：（课件展示太阳系里面的星体的美丽图片），《万有引力理论的成就》

教学设计

引导学生阅读教材“天体质量的计算”部分的内容，同时考虑下列问题［投影出示］：

1、应用万有引力定律求解天体质量的基本思路是什么？

2、求解天体质量的方程依据是什么？

学生活动：学生阅读课文第一部分，从课文中找出相应的答案。

1、求解天体质量的基本思路是：根据环绕天体的运动情况，求出其向心加速度，然后根据万有引力充当向心力，进而列方程求解、

2、从前面的学习知道，天体之间存在着相互作用的万有引力，而行星（或卫星）都在绕恒星（或行星）做近似圆周的运动，而物体做圆周运动时合力充当向心力，故对于天体所做的圆周运动的动力学方程只能是万有引力充当向心力，这也是求解中心天体质量时列方程的根源所在。

教师活动：引导学生深入探究

请同学们结合课文知识以及前面所学匀速圆周运动的知识，加以讨论、综合，然后思考下列问题［投影出示］。学生代表发言。

1、天体实际做何运动？而我们通常可认为做什么运动？

2、描述匀速圆周运动的物理量有哪些？

3、根据环绕天体的运动情况求解其向心加速度有几种求法？

4、应用天体运动的动力学方程──万有引力充当向心力求出的天体质量有几种表达式？各是什么？各有什么特点？

5、应用此方法能否求出环绕天体的质量？

学生活动：讨论，得出答案。学生代表发言。

1、天体实际运动是沿椭圆轨道运动的，而我们通常情况下可以把它的运动近似处理为圆形轨道，即认为天体在做匀速圆周运动。

2、在研究匀速圆周运动时，为了描述其运动特征，我们引进了线速度v，角速度ω，周期T三个物理量。

3、根据环绕天体的运动状况，a心=4π2r/T2

4、应用天体运动的动力学方程──万有引力充当向心力，结合圆周运动向心加速度方程，即（3）F引=G=F心=ma心=m

即：G=m③

从上述动力学方程的表述中，可得到相应的天体质量表达形式：

M=4π2r3/GT2，同理可得：M=v2r/G或者M=ω2r3/G

上述三种表达式分别对应在已知环绕天体的`线速度v，角速度ω，周期T时求解中心天体质量的方法。

以上各式中M表示中心天体质量，m表示环绕天体质量，r表示两天体间距离，G表示引力常量。

5、从以上各式的推导过程可知，利用此法只能求出中心天体的质量，而不能求环绕天体的质量，因为环绕天体的质量同时出现在方程的两边，已被约掉。

师生互动：

从上面的学习可知，在应用万有引力定律求解天体质量时，只能求解中心天体的质量，而不能求解环绕天体的质量。而在求解中心天体质量的三种表达式中，最常用的是已知周期求质量的方程。因为环绕天体运动的周期比较容易测量。

教师活动：投影例题：某宇航员驾驶航天飞机到某一星球，他使航天飞机贴近该星球附近飞行一周，测出飞行时间为4.5？103s，则该星球的平均密度是多少？

学生活动：在练习本上分析计算，写出规范解答：

分析：航天飞机绕星球飞行，万有引力提供向心力，所以：

教师活动：投影学生求解过程，点评。

（三）发现未知天体

教师活动：请同学们阅读课文“发现未知天体”部分的内容，考虑以下问题［投影出示］：

教学设计

1、应用万有引力定律除可估算天体质量外，还可以在天文学上有何应用？

2、应用万有引力定律发现了哪些行星？

学生活动：阅读课文，从课文中找出相应的答案：

1、应用万有引力定律还可以用来发现未知的天体。

2、海王星、冥王星就是应用万有引力定律发现的。

教师活动：投影海王星照片与它的地貌照片

引导学生深入探究：

人们是怎样应用万有引力定律来发现未知天体的？发表你的看法。

学生活动：讨论并发表见解。

人们在长期的观察中发现天王星的实际运动轨道与应用万有引力定律计算出的轨道总存在一定的偏差，所以怀疑在天王星周围还可能存在有行星，然后应用万有引力定律，结合对天王星的观测资料，便计算出了另一颗行星的轨道，进而在计算的位置观察新的行星。

教师点评：万有引力定律的发现，为天文学的发展起到了积极的作用，用它可以来计算天体的质量，同时还可以来发现未知天体。

三、课堂总结、点评

教师活动：

1、处理天体运动问题的关键是：万有引力提供做匀速圆周运动所需的向心力。

2、忽略地球自转，物体所受重力等于地球对物体的引力。

学生活动：认真总结概括本节内容，并把自己这节课的体会写下来、比较黑板上的小结和自己的小结，看谁的更好，好在什么地方。

教师要放开，让学生自己总结所学内容，允许内容的顺序不同，从而构建他们自己的知识框架。

【教学体会】

思维方法是解决问题的灵魂，是物理教学的根本；亲自实践参与知识的发现过程是培养学生能力的关键，离开了思维方法和实践活动，物理教学就成了无源之水、无本之木。学生素质的培养就成了镜中花，水中月。

　　万有引力定律教学设计2

一、课题：

万有引力定律

二、课型：

概念课（物理按教学内容课型分为：规律课、概念课、实验课、习题课、复习课）

三、课时：

1课时

四、教学目标

（一）知识与技能：

1、理解万有引力定律的含义并会用万有引力定律公式解决简单的引力计算问题。

2、知道万有引力定律公式的适用范围。

（二）过程与方法：

在万有引力定律建立过程的学习中，学习发现问题、提出问题、猜想假设与推理论证等方法。

（三）情感态度价值观：

1、培养学生研究问题时，抓住主要矛盾，简化问题，建立理想模型的处理问题的能力。

2、通过牛顿在前人的基础上发现万有引力定律的思考过程，说明科学研究的长期性，连续性及艰巨性，提高学生科学价值观。

五、教学重难点

重点：

万有引力定律的内容及表达公式。

难点：

1、对万有引力定律的理解；

2、学生能把地面上的物体所受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。

六、教学法：

合作探究、启发式学习等

七、教具：

多媒体、课本等

八、教学过程

（一）导入

回顾以前对月—地检验部分的学习，明确既然太阳与行星之间，地球与月球之间、地球对地面物体之间具有与两个物体的质量成正比，跟它们的距离的二次方成反比的引力。这里进一步大胆假设：是否任何两个物体之间都存在这样的力？

引发学生思考：很可能有，只是因为我们身边的物体质量比天体的质量小得多，我们不易觉察罢了，于是我们可以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、然后在学生的兴趣中进行假设论证。

（二）进入新课

学生自主阅读教材第40页万有引力定律部分，思考以下问题：

1、什么是万有引力？并举出实例。

教师引导总结：万有引力是普遍存在于宇宙中任何有质量的物体之间的相互吸引力。日对地、地对月、地对地面上物体的引力都是其实例。

2、万有引力定律怎样反映物体之间相互作用的规律？其数学表达式如何？并注明每个符号的单位和物理意义。

教师引导总结：万有引力定律的内容是：宇宙间一切物体都是相互吸引的。两物体间的引力大小，跟它的质量的乘积成下比，跟它们间的距离平方成反比、式中各物理量的含义及单位：F为两个物体间的引力，单位：N、m1、m2分别表示两个物体的质量，单位：kg，r为两个物体间的距离，单位：m。

G为万有引力常量：G=6.67×10—11N·m2/kg2，它在数值上等于质量是1Kg的物体相距米时的相互作用力，单位：N·m2/kg2

3、万有引力定律的适用条件是什么？

教师引导总结：只适用于两个质点间的引力，当物体之间的距离远大于物体本身时，物体可看成质点；当两物体是质量分布均匀的球体时，它们间的引力也可直接用公式计算，但式中的r是指两球心间的距离。

4、你认为万有引力定律的发现有何深远意义？

教师引导总结：万有引力定律的发现有着重要的物理意义：它对物理学、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运动的规律统一起来；对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了极大信心，人们有能力理解天地间的各种事物。

（三）深化理解

在完成上述问题后，小组讨论，学生在教师的引导下进一步深化对万有引力定律的理解，即：

1、普遍性：万有引力存在于任何两个物体之间，只不过一般物体的质量与星球相比太小了，他们之间的万有引力也非常小，完全可以忽略不计。

2、相互性：两个物体相互作用的引力是一对作用力与反作用力。

3、特殊性：两个物体间的万有引力和物体所在的空间及其他物体存在无关。

4、适用性：只适用于两个质点间的引力，当物体之间的距离远大于物体本身时，物体可看成质点；当两物体是质量分布均匀的球体时，它们间的引力也可直接用公式计算，但式中的r是指两球心间的距离。

（四）活动探究

请两名学生上讲台做个游戏：两人靠拢后离开三次以上。创设情境，加深学生对本节知识点的印象和运用，请一位同学上台展示计算结果，师生互评。

1、请估算这两位同学，相距1m远时它们间的万有引力多大？（可设他们的质量为50kg）

解：由万有引力定律得：代入数据得：F1=1.7×10—7N

2、已知地球的质量约为6.0×1024kg，地球半径为6.4×106m，请估算其中一位同学和地球之间的万有引力又是多大？

解：由万有引力定律得：代入数据得：F2=493N

3、已知地球表面的重力加速度，则其中这位同学所受重力是多少？并比较万有引力和重力？

解：G=mg=490N。

比较结果为万有引力比重力大，原因是因为在地球表面上的物体所受万有引力可分解为重力和自转所需的向心力。

（五）课堂小结

小结：学生在教师引导下认真总结概括本节内容，完成多媒体呈现的知识网络框架图，并把自己这节课的体会写下来、比较黑板上的小结和自己的小结，进行生生互评。

（六）布置作业

作业：完成“问题与练习”

九、板书设计