人教版新课标高中物理必修2万有引力定律教案2篇

万有引力定律教案2篇

【教材分析】

万有引力定律的发现过程犹如一部壮丽的科学史诗，它歌颂了前辈科学家的科学精神，也展现了科学发展过程中科学家们富有创造性而又严谨的科学思维，是发展学生思维能力难得的好材料，本节课内容充分利用这些材料发展学生的科学思维能力。教科书在尊重历史事实的前提下，通过一些逻辑思维的铺垫，让学生以自己现有的知识基础身于历史的背景下，经历一次“发现”万有引力的过程：

从上述物理学史进程中，可以看出《万有引力定律》这节内容是对上两节课教学内容的进一步推演，并与之构成本章的第一单元内容。同时，本节内容也是下节课教学内容的基础，是本章的教学重点，在高中物理中占有重要地位。

【学生分析】

从知识结构来看，在学习万有引力定律前，学生已经对力、重力、向心力、太阳对行星的引力、加速度、重力加速度（即自由落体运动的加速度）、向心加速度等概念有了较好的理解，并且掌握自由落体运动和圆周运动等运动规律，能熟练运动牛顿运动定律解决动力学问题。已经完全具备深入探究和学习万有引力定律的起点能力。

从知识建构的历史进程来看，在上一节中学生经历了太阳与行星间引力的探究过程，从中向学生渗透了发现问题、提出问题、猜想假设、推理论证等方法思想，依照学生的认知心理特点，同时根据上节课“说一说”中的问题，很容易在他们脑中形成这样一个问题：太阳与行星间引力规律是否适用于我们与地球间的相互作用？从而为我们进一步演绎万有引力定律“发现之旅”，确定了转接点，也引入本节新课内容。

然高一学生其思维方式容易停滞在知识接受层面，而忽视概念间、规律间的相互联系，且很多学生不能建立明确的动态的物理图像或物理情景，进而无法通过同化和顺应，完成知识的建构过程。因此，在教学过程中要注重从学生实际入手，依据学生认知规律，注重创设物理情景，创造和谐、民主、自由课堂气氛，进行探究教学。

【教学目标】

一、知识与技能

1、了解万有引力定律得出的思路和过程，知道重物下落和天体运动的统一性。

2、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。

3、知道万有引力定律公式的适用范围。

4、理解万有引力常量的意义及测定方法，了解卡文迪许实验室。

二、过程与方法

1、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。

2、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。

三、情感态度与价值观

1、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。

2、经过万有引力常量测定的学习，让学生体会科学的方法论和物理常量数量级的重要性

【教学重点】

1、月-地检验的推到过程。

2、万有引力定律的内容及表达公式。

【教学难点】

1、对万有引力定律的理解。

2、使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。

【教学设计思想】

在本节课教学，将让学生继续经历上节课的万有引力定律“发现之旅”，为此使整个教学流程力图体现如下规律发现过程:

通过这个假想──理论推导──实验检验过程，让学生在物理情景中主动的参与知识的构建过程，体会这种充满着大胆的设想、巧妙的验证和从中体现着的科学探索的精神与方法。

【教学设计过程】

一、新课引入

『设计说明：通过上述回忆性问题，旨在让学生回忆上节课内容，回顾万有引力定律“发现之旅”前半程，从而为下半程“之旅”奠定基础，进而引出新课。』

二、教授新课

（一）进一步猜想

『设计说明：通过苹果自由下落的物理情景，唤醒学生脑中当年由苹果落地而引起遐想进而发现万有引力定律的故事情景，从而启发学生设问，使牛顿的想法能够激发学生的兴趣与想像力。』

（二）月-地检验

设计说明：通过创设情景，引导学生定量计算，用无可辩驳的事实证明猜想的正确性，增强学生的理性认识。』

（三）万有引力定律

『设计说明：启发学生更大胆的猜想，并在教师设问中，自主阅读教材，做到有的放矢，最后引导学生讨论总结回答问题，在增强学生的科学表达能力的同时，让学生体会：物理学许多重大理论的发现，不是简单的实验总结，它需要直觉和想像力、大胆的猜想和假设，再引入合理的模型，深刻的洞察力、严谨的数学处理和逻辑思想，常常是一个充满曲折和艰辛的过程。』

（四）万有引力常量

『设计说明：通过动画展示和教师讲解，在教师设问下，组织学生进行讨论和分析，使学生体会到卡文迪许扭称实验精巧的方法，同时锻炼学生的信息处理能力。』

（五）实践探究

『设计说明：通过学生活动，使增加课堂的趣味性，调节气氛，进而顺利创设出一个物理情景，学生根据这个情景中的数据，进行估算和比较，从中锻炼学生的估算能力，体会万有引力常量数量级的重要性以及引力和重力差别。』

【课堂小结】

教师活动：

让学生概括根据教师在黑板上预设各知识点框架（如下图），用箭头连接成知识网络框架图，从而总结本节的内容。请一个同学到黑板上总结，其他同学在笔记本上总结，然后请同学评价黑板上的小结内容。

学生活动：

认真总结概括本节内容，完成知识网络框架图（如下图），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，进而进行生生互评。

学生体会：

发现万有引力定律的思维过程：假想──理论推导──实验检验

『设计说明：通过黑板或多媒体展示本节课知识，在教师引导下，在学生讨论与互评中总结所学内容，从而帮助他们构建自己的知识框架，进而培养学生概括总结能力，以及交流、评估、协助的能力。』

本节知识网络图：

【布置作业】

课后完成P71“问题与练习”中的问题。

查找阅读牛顿生平相关资料。

【教学设计后记】

本节课由于内容限制，对牛顿发现过程通过创设情景、启发学生思考，从而体会牛顿的伟大以及了解科学家分析问题，解决问题的方法和技巧。

为能够吸引学生，引课时设计了一些学生习以为常的但又没有细致思考过的问题。教学过程中以物理学史为主线，让学生以科学家的角度分析、思考问题。力争抓住这节课的有利时机，渗透“没有绝对特殊的物体”这一引起物理学几次革命性突破的辩证唯物主义观点。培养学生的猜想、归纳、联想、直觉思维能力

在本节课的教学中，应注意引导学生在太阳、行星之间作用力的基础之上，由猜想、经月－地检测、再次猜想，由直觉得出万有引力定律的过程，从而加深学生对万有引力定律的理解。

同时要注意：

①应该向学生明确指出，万有引力定律的适用条件是两个质点间的相互作用。但是我们还要指出两个质量分布均匀的球体间的万有引力，也可用公式计算，如计算地球表面上的物体所受重力就属于这类问题。

②教材考虑到引力常量在物理学上的重要意义，应该让学生有所了解，特别是卡文迪许实验，不只测量出了引力常量的数值，同时也是万有引力定律的直接验证，而且卡文迪许扭秤对理解以后有关的内容也有帮助，教学中要让学生理解实验原理，体会实验设计的巧妙之处。

附：课堂练习

1、关于半块砖与整块砖的重力加速度的关系，正确的说法是（）

A．由于半块砖的质量是整块砖的一半，故半块砖的重力加速度是整块砖的2倍

B．由于半块砖的重力是整块砖的一半，故半块砖的重力加速度是整块砖的一半

C．同一地点的半块砖与整块砖的重力加速度相同，与其质量、重力无关

D．无法确定二者间的关系

2、关于万有引力常量G，以下说法正确的是（）

A．在国际单位制中，G的单位是N?m2/kg

B．在国际单位制中，G的数值等于两个质量各1kg的物体，相距1时的相互吸引力

C．在不同星球上，G的数值不一样

D．在不同的单位制中，G的数值不一样

答案：BD

3、要使两物体间万有引力减小到原来的1/4，可采用的方法是()

A．使两物体的质量各减少一半，距离保持不变

B．使两物体间距离增至原来的2倍，质量不变

C．使其中一个物体质量减为原来的1/4，距离不变

D．使两物体质量及它们之间的距离都减为原来的1/4

答案：ABC

万有引力定律教案二

【教材分析】

物理学的发端始于人类对理解星体运行的追求。三百多年前，万有引力定律的发现堪称人类文明与理性探索进程中最壮丽的诗篇，其所体现出的科学智慧的震撼力，至今仍为世人所叹服，它第一次把看似毫不相关的地上与天上运动统一起来，第一次揭示大自然的对称和谐与物理规律表达简洁而含蓄的内在美，并作为牛顿的“从运动现象研究自然力”的又一个科学思辨范例，而不断为历代科学家所效仿。从物理学史进程中，可以看出《万有引力定律》这节内容是对上两节课教学内容的进一步推演，并与之构成本章的第一单元内容。同时，本节内容也是下节课教学内容的基础，是本章的教学重点，在高中物理中占有重要地位。因此万有引力定律的教学绝不能仅限于具体知识的讲解、记忆与实际的应用，更应强调人类对天体运动的认识以及建立万有引力定律的探究过程，把教学重点放在“引导学生体会万有引力定律发现过程中的思路和方法”上。然而，除了教材与教参已有的介绍外，我们对物理学史上这段辉煌史实真正了解多少？我们能否把握整个发现过程中的探索脉络，并将从中领悟到的思想精髓介绍给学生？由此看来，要教好新教材中的万有引力定律一章，适当扩展相应的知识背景，了解有关牛顿引力理论的现代评述，就显得十分必要了。

【学生分析】

从知识结构来看，在学习万有引力定律前，学生已经对力、重力、向心力、太阳对行星的引力、加速度、重力加速度、向心加速度等概念有了较好的理解，并且掌握自由落体运动和圆周运动等运动规律，能熟练运用牛顿运动定律解决动力学问题。已经完全具备深入探究和学习万有引力定律的起点能力。

从知识建构的进程来看，在上一节中学生经历了太阳与行星间引力的探究过程，从中向学生渗透了发现问题、提出问题、猜想假设、推理论证等方法思想，依照学生的认知心理特点，播放两个视频片段月球绕地球转动和苹果落地，很容易在他们脑中形成这样一个问题：地球对月球的引力和地球对苹果的引力会不会就是同一种力呢？从而为进一步探究万有引力定律的发现过程，确定了切入点。

然而高一学生其思维方式容易停滞在知识接受层面，而忽视概念间、规律间的相互联系，且很多学生不能建立明确的动态的物理图像或物理情景，进而无法通过同化和顺应，完成知识的建构过程。因此，在教学过程中要注重从学生实际入手，依据学生认知规律，注重创设物理情景，创造和谐的课堂氛围，进行互动讨论探究式教学。

【教学目标】

1.知识和技能目标

（1）掌握月—地检验。

（2）知道万有引力定律的内容、表达式和适用条件，会解决简单的引力计算问题。

2.过程和方法目标

学习物理规律提出猜想—理论推导—实验检验的科学研究方法。

3.情感、态度和价值观目标

（1）经历万有引力定律的发现过程，激发学生科学探究的兴趣。

（2）通过引力常量的测量简介，说明科学研究的长期性，提高学生的科学价值观。

【教学重点】

万有引力定律及适用条件。

【教学难点】

月地检验的思路。

【教学设计思想】

通过提出猜想—理论推导—实验检验过程，让学生在物理情景中主动的参与知识的构建过程，体会这种大胆的猜想、已有理论的应用、巧妙的实验检验和从中体现着的科学探索的精神与方法。

【教学设计过程】

一、新课引入

通过上节课的学习，我们已经知道了太阳与行星间的引力遵从平方反比律： 。

公式中的G是比例系数，F是太阳和行星之间的引力，提供行星绕太阳近似圆周运动的向心力，正是这个引力使得行星不能飞离太阳。

『设计说明』：通过上述介绍，旨在让学生回忆上节课内容，回顾万有引力定律发现过程的前一半，从而为接下来的研究奠定基础，进而引出新课。

二、教授新课

（一）提出猜想

观察视频，提出问题。（引导学生回答，教师及时纠正补充）

月球为什么绕地球做圆周运动？

由于月球受到地球对它的吸引力。

苹果为什么向下运动而不向上运动？

苹果在其重力作用下落向地面。

那么受到的重力又是怎么产生的呢？

由于地球对苹果的吸引力而产生的。

我们很自然的想到，地球对月球的引力和地球对苹果的引力会不会就是同一种力呢？

按照我们物理学的研究规律，为了解释某种现象，提出猜想，这是理论，然后再去检验是否正确。物理学就是在不断的检验完善中前进的。同样我们的猜想是否正确也需要事实的检验。那么请同学们思考下面几个问题。

『设计说明』：通过月球绕地球运转和苹果自由下落的物理情景，唤醒学生脑中当年由苹果落地而引起遐想进而发现万有引力定律的故事情景，激发学生的兴趣与想像力。

（二）月地检验

创设问题情境，学生讨论，教师引导，互动探究。

检验天上和地上的力是否是同一种力，需要选谁为研究对象？

假定设想成立，天上和地上是同一种力，遵循相同的规律—平方反比律，那么苹果和月球受到的力该如何表示呢？

（这是理论猜想）

实际上月球受到的力可以如何求解呢？

（提示：通过天文观测，我们已经知道了月球绕地球做圆周运动，能不能利用圆周运动的知识来求解呢？）

而苹果受到的力我们已经知道为 。

接下来，请同学们思考，要验证我们的猜想，我们需要测量什么物理量？验证什么表达式呢？

（学生回答，教师引导总结。）

我们猜想天上地上是同一种力，天上的力是猜想，是理论，地上的力是实际，是检验，我们就是要验证猜想和实际是否相等。只选择一个研究对象月球或苹果，因比例系数G未知，所以无法检验。我们可以选取两个研究对象，研究它们的比值关系，实际就是月球和苹果的加速度关系，来完成实验的检验，这就是著名的月地检验。我们一起来看一下检验的思路。

检验思路

①通过猜想利用引力的平方反比律和牛顿第二定律计算地球表面苹果的加速度和月球的向心加速度。

②通过实验观测，利用已有规律，得到月球的向心加速度和地球表面苹果的加速度。

③综合以上结果，看加速度比值关系，比较猜想与实验观测的数据，得出结论。

好，请同学们开始验证。展示学生的推导过程。

结论：在误差允许的范围内，理论推导与实验观测得到的结果是相等的。

『设计说明』：通过创设问题情景，引导学生讨论探究检验思路，进行定量计算，掌握月地检验，用无可辩驳的事实证明猜想的正确性，增强学生的理性认识，学习物理规律提出猜想—理论推导—实验检验的科学研究方法，同时经历万有引力定律的发现过程，激发学生科学探究的兴趣。

（三）万有引力定律

猜想：宇宙中一切物体之间会不会都存在这样的力呢？

现在我们提到万有引力似乎是老生常谈，但是，牛顿当时的魄力、胆识和惊人的想象力实在让我们佩服。这最后一步假设，虽然无法得到直接验证，但是我们也没有反驳它的理由，而且，以后的无数事实都支持了这一点—万有引力定律。请同学们看课本了解定律的内容。

1.内容

自然界中任何两个物体都相互吸引，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的二次方成反比。即

――《自然哲学的数学原理》1687年牛顿著

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。

2.引力常量

牛顿得出了万有引力与物体质量及它们距离的关系，但却无法算出两个天体之间万有引力的大小，因为他不知道引力常量G的值。这个问题在一百多年以后，才被英国的物理学家卡文迪许（1731年－1810年）在实验室里通过扭秤对几个铅球之间的万有引力测量而解决，测出了引力常量G。（展示课件图片，简单讲解实验的原理与思想：铅球之间的引力使T形架转动，带动金属丝扭转，我们可以利用力矩平衡的知识来计算铅球之间的万有引力的大小。因金属丝的扭转程度很小，不易观察测量，所以在T形架上安装了一个小镜，让激光器照出的激光经小镜反射后落在标尺上，小镜转动后，测量光点在标尺上移动的距离，利用光放大的原理确定金属丝的扭转程度，进而测出引力，确定引力常量。）

目前推荐的标准值为G＝6.6725910－11Nm2/Kg2，通常取G＝6.6710－11Nm2/Kg2，（板书：引力常量G＝6.6710－11Nm2/Kg2）它在数值上等于质量是1Kg的物体相距1米时的相互作用力，单位：Nm2/kg2。（强调掌握物理常量数量级的重要性）和以后我们将学习的静电力常量一样，引力常量是自然界中少数几个最重要的物理常量之一。完成扭秤试验后，卡文迪许又测量了多种物体间的引力，所得结果与利用引力常量G按万有引力定律计算所得结果相同。所以，引力常量的普适性成为万有引力定律正确性的见证，它为万有引力定律的普遍意义奠定了强有力的实验基础。在导学案上，给大家准备了引力常量测定的资料介绍，希望同学们课下自己阅读，了解其实验的原理与思想。

万有引力定律我们已经得到。

问题：如何使用万有引力定律进行简单的计算呢？学生讨论回答。

好，请看问题！两个质量均为50Kg的人互相接触时的万有引力如果用定律计算，结果好像是无穷大，那么这两个人永远不会分开了。是我们好不容易得到的定律错了？还是我们在使用定律时忽视了什么呢？这就是我们要继续学习的万有引力定律的适用条件。

3.适用条件

（1）万有引力定律只适用于质点间引力大小的计算。当两物体间的距离远远大于每个物体的尺寸时，物体可以看成质点，直接使用万有引力定律计算。（模型）

研究相互接触的两个人之间的万有引力时，不能把他们看作质点。

（2）当两物体是质量均匀分布的球体时，它们间的引力也可直接用公式计算，但式中的r是指两球心间距离。