1、高 中物 理人民教育出版社高中物理必修第二册敏而好学，不耻下问教学目标1理解太阳与行星间引力的存在，掌握万有引力定律的内容及其表达式。2根据开普勒行星运动定律和牛顿第三定律推导出太阳与行星间的引力公式，通过月-地检验等将太阳与行星间的引力推广为万有引力定律，掌握万有引力表达式的使用条件及应用。3知道任何物体间都存在着万有引力，且遵信相同的规律。4通过牛顿再前人的基础上发现万有引力的思想过程，体会科学研究的长期性、连续性及艰巨性。重点难点圆周运动和匀速圆周运动的特点，线速度的定义，匀速圆周运动的速度方向。教学重点万有引力定律的推导过程；万有引力定律的内容及表达式。教学难点对万有引力定律的理解及将
2、万有引力推广到其他星球之间。此处添加详细文本描述点击添加文本点击添加文本导入-行星运动的几种力学解释PART 01l 伽利略l 笛卡尔l 开普勒l 胡可导入-行星运动的几种力学解释一切物体都有合并的趋势。行星的运动是受到了来自太阳的类似于磁力的作用，与距离成反比。伽利略开普勒导入-行星运动的几种力学解释在行星的周围有旋转的物质(以太)作用在行星上，使得行星绕太阳运动。 行星的运动是太阳吸引的缘故，并且力的大小与行星到太阳距离的平方成反比。的作用，与距离成反比。笛卡尔胡克行星和太阳间的引力PART 02l 行星为什么绕太阳运动？l 简化模型l 定性关系l 探究F与r的定律关系l 探究F与中心天体
3、m太的定量关系l 定量关系行星为什么绕太阳运动？行星距离太阳越远，它的运动速度就越慢。这是为什么呢？当时主流思想行星之所以会在天上运动，因为它们背后都有一个小精灵在推着它们走，远处的小精灵推得慢。开普勒行星为什么绕太阳运动？什么东西是距离越远，强度越弱的呢？开普勒就想，是不是太阳发出的光和热，在推动行星运动呢？他否定了这个类比，因为他知道在有日食的时候，太阳的光和热被挡住了一些，可是地球的运动没有任何变化。这说明推动行星的应该是某种具有穿透性的东西。当时正好有人在研究磁力，磁力是有穿透性的，那是不是磁力呢？如果是磁力，那为什么只有吸引没有排斥的现象呢？开普勒定性关系最后开普勒判断，一定是太阳对
4、行星有一种牵引的力量，而且行星越大，这种牵引的力量就越强.思考：太阳对行星的引力F跟哪些因素有关系呢？如何寻找这个关系呢？运动情况加速度受力情况定量关系与行星到太阳的距离r有关。思考：行星的实际运动是椭圆运动，但我们还不了解椭圆运动规律，那应该怎么办？可以把它简化成什么运动呢？太阳行星a太阳行星r思考：是匀速圆周运动还是变速圆周运动？简化模型太阳对行星的引力提供了行星做匀速圆周运动的向心力。设行星的质量为m，速度为v，行星到太阳的距离为r，则行星绕太阳做匀速圆周运动的向心力rvmF2思考：天文观测能直接测得行星运动的线速度v吗？能直接观测出什么？F太阳太行星v简化模型演绎与推理 设行星的质量为
5、m，行星到太阳的距离为r，行星公转的周期T （天文观测中更易测得）2mFr322222k44FmmrrrT224FmrT32=krT探究F与r的定量关系探究F 与中心天体太的定量关系对于太阳对行星的引力，太阳是施力物体，而根据牛顿第三定律，太阳也要受到行星大小相等，方向相反的引力作用，对于这个引力，太阳又是受力物体。探究F 与中心天体太的定量关系行星对太阳的引力跟太阳的质量成正比，与行星到太阳的距离的二次方成反比。太阳对行星的引力跟受力星体的质量成正比，与行星到太阳的距离的二次方成反比。2mFr 太2mFr定量关系F 和F 是一对作用力和反作用力，那么可以得出F大小跟太阳质量M、行星质量m的关
6、系式有什么关系？综合G 为比例系数，与太阳、行星无关。2mFr2mFr太2m mFr太2m mFGr太思考：如何证明在其他星体之间也满足 ？2rMmGF 牛顿“月地检验”PART 03l 行星为什么绕太阳运动？l 简化模型l 定性关系l 探究F与r的定律关系l 探究F与中心天体m太的定量关系l 定量关系牛顿“月地检验”对月球：对苹果：任务：假设地球对月球的引力与地球表面的苹果受到的重力是同一种力. 遵从行星与太阳的引力公式，且已知月球绕地球转动的半径是地球半径R的60倍，求月球做匀速圆周运动的向心加速度大小（已知重力加速度g=9.8m/s2，未知G和地球质量M）mgRMmG2月月月amRMmG
7、2602-m/s3107 . 236001ga月2gRGM 牛顿“月地检验”任务：检验刚才计算的a月. rT4ra222月2-m/s3107 . 2通过月地检验，表明：太阳对行星的引力、地球对月球的引力、及地球对地面物体的引力，是同一种力，遵循相同的规律！ 已知月球的轨道半径38400km，运行周期T=27.3天=2.3587106s万有引力定律PART 04l 万有引力定律l 万有引力性质l 万有引力定律适用条件万有引力定律1、内容：自然界中任何两个物体都是相互吸引的，引力的方向在它们的连线上，引力的大小跟这两个物体的质量m1和m2的乘积成正比，跟它们的距离 r 的二次方成反比。221rmm
8、GF 2、表达式：3、引力常量：2211/10676kgmNG-.卡文迪许扭秤实验(100年后)万有引力定律适用条件1）万有引力存在于一切物体之间，但万有引力公式适用于质点间的引力大小的计算.r为质点间的距离，两物体的形状和大小对其间距的影响可忽略不计，rR;2）两质量分布均匀的球体之间的引力，也可用上述公式计算，且r为两球心间距离；m1m2r3）一个质量分布均匀的球体与球外一个质点间的万有引力，r为球心到质点间的距离。221rmmGF 1.普遍性万有引力存在于任何两个有质量的物体之间,它是自然界中物质间基本的相互作用之一2.宏观性一般物体之间虽然存在万有引力，但是很小，只有天体与物体之间或天
9、体之间万有引力才比较显著，因此，涉及天体运动时。才考虑万有引力3.相互性万有引力的作用是相互的，符合牛顿第三定律4.独立性两物体间的万有引力只与它们本身的质量和它们间的距离有关，与周围有无其他物质无关重力和引力的关系PART 05重力与引力的关系1. 地球上的人怎样去测量物体的重力？N = mg 2. 考虑地球自转，对赤道上的物体做受力分析RmNRmMG22- 联立RmmgRmMG22结论: 赤道上的物体，引力=重力+向心力F引NmgF向RgRMG22RRMGg22-重力与引力的关系在南北两极，重力与引力是什么关系呢mgNRmMG2F引Nmg2RMGg 重力与引力的关系 如图所示的位置，重力与引力什么关系？F引NmgF向 提示：1.合力（向心力）指向圆心2. N与G等大反向，N向哪个方向？重力与引力的关系思考1：自转越快，赤道上的重力越大还是越小？RmmgRmMG22F引NmgF向思考2：自转线速度等于多少时，恰好支持力为0？（重力也为0）RvmRmMG22练习PART 06l 练习1l 练习3l 练习2l 练习41下列科学家中，用扭秤实验测出引力常数数值的是 ()A牛顿B爱因斯坦C卡文迪许D伽利略【答案】C【解析】牛顿提出了万有引力定律，但没有测出引力常量，英国物理学家卡文迪许利用扭秤实验测出了引力常量的大小，故C正确练习1【答案】C练习2练习3【答案】B练习3练习4感谢聆
