高中物理小组化个别辅导高效课堂6.13万有引力与航天--万有引力定律新人教必修1.pdf

1 总课题万有引力与航天总课时第 13 课时课题万有引力定律课型新授课教学目标知识与技能在开普勒第三定律的基础上，推导得到万有引力定律，使学生对此规律有初步理解。过程与方法通过牛顿发现万有引力定律的思考过程和卡文迪许扭秤的设计方法，渗透科学发现与科学实验的方法论教育。情感态度与价值观介绍万有引力恒量的测定方法，增加学生对万有引力定律的感性认识。教学重点万有引力定律的推导过程教学难点太由于一般物体间的万有引力极小，学生对此缺乏感性认识，又无法进行演示实验，故应加强举例。学法指导自主阅读、合作探究、精讲精练、教学准备教学设想预习导学合作探究突出重点，突破难点典型例题分析巩固知识达标提升教学过程师生互动补充内容或错题订正任务一预习导学（认真阅读教材，思考下列问题）上节课我们推导出了太阳与行星间的引力规律，即2rMmGF。知道了行星为什么能够绕太阳运转而不会飞离太阳。那么大家想到过，是什么力使得地面的物体不能离开地球，总要落回地面呢？地球吸引物体的力与地球和太阳间的引力是同种性质的力吗？还有，月球能够绕地球运转，说明月球与地球之间也一定存在着相互作用力，这个拉住月球使它绕地球运转的力与地球对物体的引力是同一种力吗？任务二合作探究1、月地检验（1）检验目的：维持月球绕地球运动的力与地球上苹果下落的力是否为同一种力。（2）检验方法：由于月球轨道半径约为地球半径的60 倍。则月球轨道上物体受到的引力是地球上的。根据，物体在月球轨道上运动时的加速度（月球公转的向心加速度）应该是它在地面附近下落时的加速度（自由落体加速度）的2601。计算对比两个就补充材料：重力是万有引力产生的，由于地球的自转，因而地球表面的物体可以分析验证两个力是否为同一性质的力。（3）结论：加速度关系也满足“平方反比”规律。证明两种力为的力。证明：已知：月地距离r=60R（r=3.8 810m）由22322224411rarkTTrr?地面附近万有引力等于重力21gkR由得a=2.7 310m/s2 又月亮的绕地周期为27.3 天，由圆周运动可知：22623222443.14606.4 10/2.710/(27.3243600)arm sm sT2、万有引力定律引导：学生阅读教材，思考问题：（1）、把太阳与行星之间、地球与月球之间、地球与地面物体之间的引力遵从的规律推广到宇宙万物之间，你觉得合适吗？发表自己的见解。（2）、万有引力定律的内容是什么？写出表达式。并注明每个符号的单位和物理意义。3、引力常量引导学生阅读教材，思考问题：（1）、测定引力常量有何意义？（2）、引力常量是由哪位物理学家测出的，它的数值是多大？随地球自转时需要向心力重力实际上是万 有 引 力 的 一 个 分力另一个分力就是物体随地球自转时需要的向心力，如图所示，在纬度为的地表处，万有引力的一个分力充当物体随地球一起绕地轴自转所需 的 向 心 力F向=mRcos2（方向垂 直 于 地 轴 指 向 地轴），而万有引力的另一个分力就是通常所说的重力mg，其方向与支持力N 反向，应竖直向下，而不是指向地心。由于纬度的变化，物体做圆周运动的向心力 F 向不断变化，因而表面物体的重力随纬度的变化而变化，即重力加速度g 随纬度变化而变化，从赤道到两极 R逐渐减小，向心力mRcos2减小，重力逐渐增大，相应重力加速度g 也逐渐增大。在赤道处，物体的万有引力分解为两个分力 F向和 m2g 刚好在一条直线上，则有FF向m2g，所以 m2g=F 一2 做一做：下面我们粗略的来计算一下两个质量为50kg，相距 0.5m 的人之间的引力。例题：两个物体的质量分别是m1和 m2，当它们相距为r 时，它们之间的引力是 F=_。(1)若把 m1改为 2m1，其他条件不变，则引力为_F。(2)若把 m1改为 2m1，m2改为 3m2，r 不变，则引力为 F。(3)若把 r 改为 2r，其他条件不变，则引力为_ F。(4)若把 ml 改为 3m1，m2改为 m2/2，r 改为 r/2，则引力为 _F。任务三达标提升B1.要使两物体间的万有引力减小到原来的1/4，下列办法不可采用的是（）A.使两物体的质量各减小一半，距离不变B.使其中一个物体的质量减小到原来的1/4，距离不变C.使两物体间的距离增为原来的2 倍，质量不变D.使两物体间的距离和质量都减为原来的1/4 A2.关于万有引力定律的正确说法是（）A.天体间万有引力与它们的质量成正比，与它们之间的距离成反比B.任何两个物体都是相互吸引的，引力的大小跟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C.万有引力与质量、距离和万有引力恒量都成正比D.万有引力定律对质量大的物体适用，对质量小的物体不适用A3关于万有引力定律的适用范围，下列说法中正确的是 ()A只适用于天体，不适用于地面物体B只适用于球形物体，不适用于其他形状的物体F向G221rmmm2R自2。物体在两极时，其受力情况如图丙所示，这时物体不再做圆周运动，没有向心力，物体受到的万有引力F 引和支持力N 是一对平衡力，此时物体的重力 mg NF 引。综上所述重力大小：两个极点处最大，等于万有引力；赤道上最小，其他 地 方 介 于 两 者 之间，但差别很小。重力方向：在赤道上和两极点的时候指向地心，其地方都不指向地心，但与万有引力的夹角很小。由于地球自转缓慢，物体需要的向心力很小，所以大量的近似计算中忽略了自转的影响，在此基础上就有：地球表面处物体所受到的地球引力近似 等 于 其 重 力，即2RGmMmg 说明：由于地球自转的影响，从赤道到两极，重力的变化为千分之五；地面到地心的 距 离 每 增 加 一 千米，重力减少不到万分之三，所以，在近C只适用于质点，不适用于实际物体D适用于自然界中任意两个物体之间A4如果认为行星围绕太阳做匀速圆周运动，下列说法中正确的是（）A.行星同时受到太阳的万有引力和向心力B.行星受到太阳的万有引力，行星运动不需要向心力C.行星受到太阳的万有引力与它运动的向心力不等D.行星受到太阳的万有引力，万有引力提供行星圆周运动的向心力A5、（双项）在万有引力定律的公式221rmGmF中，r 是 ()A对星球之间而言，是指运行轨道的平均半径B对地球表面的物体与地球而言，是指物体距离地面的高度C对两个均匀球而言，是指两个球心间的距离D对人造地球卫星而言，是指卫星到地球表面的高度C6、火星的半径是地球半径的一半，火星的质量约为地球质量的1/9；那么地球表面50 kg 的物体受到地球的吸引力约是火星表面同质量的物体受到火星吸引力的_倍.似的计算中，认为重力和万有引力相等。课后反思：O O N F心m F引mg 甲N o F引丙N F引o 乙