第一篇：萬有引力定律優秀教學設計

《萬有引力定律》教案分析

一、教學目標

【知識與技能】

了解萬有引力定律的發現思路和過程;知道什么是萬有引力定律;知道萬有引力常量以及它的測量方法。

【過程與方法】

通過逐步建立萬有引力定律的過程，提高演繹思維能力與歸納概括能力，學習物理規律“提出猜想--理論推導--實驗檢驗”的科學研究方法。

【情感態度與價值觀】

感受物理學的科學魅力，形成嚴謹的思維方式。

二、教學重難點

【重點】

月--地檢驗，萬有引力定律，引力常量。

【難點】

月--地檢驗的思路。

三、教學過程

環節一：導入新課

教師帶領學生回顧太陽與行星的引力公式。

教師追問：行星與太陽間的引力能使行星不能飛離太陽，那是什么力使地面的物體不能離開地球，總要落回地面呢?

環節二：新課講授

(一)萬有引力的猜想

教師講述牛頓對蘋果思考的故事：蘋果成熟后會受重力掉落在地面，如果蘋果樹長在最高的山頂上，蘋果也會受重力落到地面上，并且這個力沒有明顯的變化，如果蘋果樹延伸到月球上，這個力會不會作用到月球上?

引出猜想：拉住月球使它繞地球運動的力，與拉著蘋果下落的力是否是同種力?

第二篇：《萬有引力定律》教學設計

《萬有引力定律》教學設計 劉立剛

教材分析

本節是在學習了太陽與行星的引力后，探究地球與月球，地球與地面上的物體之間的作用力是否與太 陽與行星間的作用力是同性質得力，從而得出萬有引力定律。課本通過一些邏輯思維的鋪墊，讓學生在現有的知識基礎身于歷史的背景下，經歷一次“發現”萬有引力的過程。

《萬有引力定律》這節內容是對上兩節課教學內容的進一步推演，并與之構成本章的第一單元內容。它是本章的重點內容，同時，本節內容也是下節課教學內容的基礎，學生分析

從知識結構來看，在學習萬有引力定律前，學生已經對力、重力、向心力、太陽對行星的引力、加速度、重力加速度、向心加速度等概念有了較好的理解，并且掌握自由落體運動和圓周運動等運動規律，能熟練運動牛頓運動定律解決動力學問題。

從知識建構來看，在上一節中學生經歷了太陽與行星間引力的探究過程，從中向學生滲透了發現問題、提出問題、猜想假設、推理論證等方法思想，依照學生的認知心理特點，同時根據上節課“說一說”中的 問題，很容易在他們腦中形成這樣一個問題：太陽與行星間引力規律是否適用于我們與地球間的相互作用？從而為我們進一步演繹萬有引力定律“發現之旅”，確定了轉接點，也引入本節新課內容。已經完全具備深入探究和學習萬有引力定律的起點能力。教學目標

一、知識與技能

1、了解萬有引力定律得出的思路和過程。

2、理解萬有引力定律的含義及公式的適用范圍。并會用萬有引力定律公式解決簡單的引力計算問題。

3、理解萬有引力常量的意義及測定方法，了解卡文迪許實驗室。

二、過程與方法

1、在萬有引力定律建立過程的學習中，學習發現問題、提出問題、猜想假設與推理論證等方法。

2、培養學生研究問題時，抓住主要矛盾，簡化問題，建立理想模型的處理問題的能力。

三、情感態度與價值觀

1、通過牛頓在前人的基礎上發現萬有引力定律的思考過程，說明科學研究的長期性，連續性及艱巨性，提高學生科學價值觀。

2、經過萬有引力常量測定的學習，讓學生體會科學的方法論和物理常量數量級的重要性 教學重、難點

1、月-地檢驗的推到過程。

2、萬有引力定律的內容及表達公式。教學設計

一、新課引入

教師活動

通過上節的分析，我們已經知道了我們太陽與行星間的引力規律，那么： 1.行星為什么能夠繞太陽運轉而不會飛離太陽？ 2.行星與太陽間的引力與什么因素有關？

3.可以根據哪些已知規律推導出推出太陽與行星間的引力遵從的是什么樣的規律？

4.公式中的G是比例系數，F是太陽和行星之間的引力，正是太陽和行星之間的引力使得行星不能飛 離太陽。那么大家想到過，又是什么力使得地面的物體不能離開地球，總要落回地面呢？ 為了研究這個問題，下面我們繼續來體驗一下：牛頓發現萬有引力定律的思維過程。學生活動（引導學生回答，教師及時糾正補充）

行星與太陽間的引力提供作為行星繞太陽近似圓周運動的向心力，從而使得行星不能飛離太陽。

行星與太陽間的引力F與太陽和行星之間的距離r，行星質量m和太陽質量M有關。根據開普勒第一、第二定律和牛頓第三定律推出太陽與行星間的引力遵從的規律。

二、新課教學

（一）進一步猜想

教師活動

演示：將塑料制成且內部空心的蘋果置于某位學生頭頂不遠處，靜止釋放。思考：

1．蘋果為什么只砸向這位同學，而不是砸向其他同學呢？ 2．那么受到重力又是怎么產生的呢？

3．地球對蘋果的引力和太陽對行星的引力是否根本就是同一種力？若是這樣，物體離地面越遠，其受到地球的引力就應該越小，比如我們爬到高山上時，察覺到我們受到重力減小了？為什么？

4．這樣的高度比起天體之間的距離來說，簡直太小了。如果我們再往遠處設想，物體延伸到月球 那么遠，物體將會怎么樣運動？

學生活動（觀察蘋果的運動，啟發學生提出問題，并進行思考討論）

1.由于重力方向豎直向下，蘋果在其重力作用下，在這位同學頭頂正上方可認為做自由落體運動。2．由于地球對蘋果的吸引力而產生的。

3．可能是同一種力。沒有明顯減弱，可能因為還不夠遠。4．可能這個物體會象月球那樣繞著地球運動。

（二）月-地檢驗

教師活動

假定上述猜想成立，月球和蘋果的地位相當，則地球對月球的力與地球對蘋果的力應該同樣遵從“平方反比”律，即，那么月球軌道上的物體受到的引力比他在地面附近受到的引力要小。創設

8情景：在牛頓時代，重力加速度g、月-地的距離r、月球的公轉周期T都能精確的測定，已知r=3．8×10m，2T=27 ．3天，g=9．8m/s，月球軌道半徑即月-地的距離r為地球半徑R的60倍，那么： ①在月球軌道上的物體受到的引力F1是它在地面附近受到的引力F2 的幾分之一？ ②物體在月球軌道上的加速度a（月球公轉的向心加速度）是它在地面附近下落的加速度g重力加速度（力加速度）的幾分之一？可見：用數據說明上述設想的正確性，牛頓的設想經受了事實的檢驗，地球對月球的力，地球對地面物體的力真是同一種力。至此，平方反比律已經擴展到太陽與行星之間，地球與月球之間、地球對地面物體之間。

學生活動（通過創設情景中數據，讓學生進行定量計算）

①設物體的質量為m在月球軌道上的物體受到的引力，物體在地面附近受到的，則有

②設質量為m的物體在月球的軌道上運動的加速度（月球公轉的向心加速度）為a，則，r=60R，得，代入數據解得

（三）萬有引力定律

既然太陽與行星之間，地球與月球之間、地球對地面物體之間具有與兩個物體的質量成正比，跟它們的距離的二次方成反比的引力。那么我們可以更大膽設想：是否任何兩個物體之間都存在這樣的力？很可能有，只是因為我們身邊的物體質量比天體的質量小得多，我們不易覺察罷了，于是我們可以把這一規律推廣到自然界中任意兩個物體間，即具有劃時代意義的萬有引力定律． 學生活動

提出問題，閱讀教材：

1．什么是萬有引力？并舉出實例。

2．萬有引力定律怎樣反映物體間相互作用的規律？其數學表達式如何？并注明每個符號單位和物理意義。3．萬有引力定律的適用條件是什么？

4．你認為萬有引力定律的發現有何深遠意義？ 對萬有引力定律的理解：

A.普遍性：萬有引力存在于任何兩個物體之間，只不過一般物體的質量與星球相比太小了，他們 之間的萬有引力也非常小，完全可以忽略不計。

B.相互性：兩個物體相互作用的引力是一對作用力與反作用力。

C.特殊性：兩個物體間的萬有引力和物體所在的空間及其他物體存在無關。

D.適用性：只適用于兩個質點間的引力，當物體之間的距離遠大于物體本身時，物體可看成質點；當兩物 體是質量分布均勻的球體時，它們間的引力也可直接用公式計算，但式中的r是指兩球心間的距離。（提出問題，引導學生根據問題閱讀教材P70-71，教師引導總結）。

1.萬有引力是普遍存在于宇宙中任何有質量的物體之間的相互吸引力。日對地、地對月、地對地面上物體的引力都是其實例。

2.萬有引力定律的內容是：宇宙間一切物體都是相互吸引的。兩物體間的引力大小，跟它們的質量的乘積成正比，跟它們間的距離平方成反比． 式中各物理量的含義及單位：F為兩個物體間的引力，單位：N．m1、m2分別表示兩個物體的質量，單位：kgr為兩個物體間的距離，單位：m.G為萬有引力-11 2222． 常量：G=6．67×10N·m/kg，它在數值上等于質量是1Kg的物體相距米時的相互作用力，單位：N·m/kg

注意：只適用于兩個質點間的引力，當物體之間的距離遠大于物體本身時，物體可看成質點；當兩物體是質量分布均勻的球體時，它們間的引力也可直接用公式計算，但式中的r是指兩球心間的距離。4．萬有引力定律的發現有著重要的物理意義：它對物理學、天文學的發展具有深遠的影響；它把地面上物體運動的規律和天體運動的規律統一起來；對科學文化發展起到了積極的推動作用，解放了人們的思想，給人們探索自然的奧秘建立了極大信心，人們有能力理解天地間的各種事物。

（四）萬有引力常量

教師活動

牛頓發現了萬有引力定律，卻沒有給出引力恒量的數值。由于一般物體間的引力非常小，用實驗測定極其困難。直到一百多年之后，才由英國的卡文迪許用精巧的扭秤測出。動畫展示：（教材中沒有，補充給學生，如右圖）并介紹構造、演示實驗過程，引導學生一起分析

原理。測引力（極小）轉化為測引力矩，再轉化為測石英絲扭轉角度，最后轉化為光點在刻度尺上移動的距離（較大）。根據預先求出的石英絲扭轉力矩跟扭轉角度的關系，可以證明出扭轉力矩，進而求得引力，-11 22確定引力恒量的值G=6．754×10N·m/kg。根據上述資料結合教材，思考問題：

1.試比較卡文迪許測定引力常量的值G和現代引力常量G。并嘗試說明卡文迪許在測G值時巧妙 在哪里？

2.引力常量的測定有何實際意義？

課堂總結：通過本節學習，掌握了萬有引力定律得出的思路和過程，通過月-地檢驗及其推廣，得出萬有引力定律的表達式及適用條件。

學習了萬有引力定律后我們可以利用萬有引力定律求任意兩個物體之間的引力，求重力加速度。板書設計：

萬有引力定律

一、月-地檢驗

猜想：天上與人間的力可能是同性質的力 檢驗：月-地檢驗

結論：兩種計算結果一樣，驗證了是同性質的力

二、萬有引力定律

1、內容

2、表達式

3、使用條件

4、理解

三、引力常量的測定 課堂練習

1、關于半塊磚與整塊磚的重力加速度的關系，正確的說法是（）A．由于半塊磚的質量是整塊磚的一半，故半塊磚的重力加速度是整塊磚的2倍 B．由于半塊磚的重力是整塊磚的一半，故半塊磚的重力加速度是整塊磚的一半 C．同一地點的半塊磚與整塊磚的重力加速度相同，與其質量、重力無關 D．無法確定二者間的關系

2、關于萬有引力常量G，以下說法正確的是（）A．在國際單位制中，G的單位是m/kg B．在國際單位制中，G的數值等于兩個質量各1kg的物體，相距1C．在不同星球上，G的數值不一樣 D．在不同的單位制中，G的數值不一樣

3、要使兩物體間萬有引力減小到原來的1/4，可采用的方法是（）A．使兩物體的質量各減少一半，距離保持不變 B．使兩物體間距離增至原來的2倍，質量不變 C．使其中一個物體質量減為原來的1/4，距離不變 D．使兩物體質量及它們之間的距離都減為原來的1/4 布置作業

課后完成問題與練習中的問題。

查找閱讀牛頓生平相關資料

教學反思：教學過程設計積極貫徹“學為主體，教為主導”的教學思想。主導作用表現在，組織課堂教學、激發學生學習動機；提供問題的背景，引導學生學習；注意把握激發、疏導、深化、遷移、創造等環節，發展學生思維；注意評價學生的學習，促進學生積極思維，主動獲取知識，達到會學的目的。

在課堂上，應積極倡導學生獨立思考、自主學習，主動探究。同時還要根據學生的需要和課堂的實際情況，對習注重培養學生的推理能力和科學思維方法。通過學生自己的探索、研究，體現出直覺思維與理論思維的結合，并利用歸納的方法，體現了再現思維與創造思維的結合。

教學過程中充分利用現代教育技術，發展了學生的興趣，有效突破了教學難點。使學生較好地建立起正確的物理圖景，較順利的從形象思維過渡到抽象思維。題的難度適當增加。

時的相互吸引力

第三篇：高二物理萬有引力定律教學設計

高二物理萬有引力定律教學設計

【摘要】查字典物理網小編編輯整理了高二物理萬有引力定律教學設計，供廣大同學們在暑假期間，復習本門課程，希望能幫助同學們加深記憶，鞏固學過的知識!

【教材分析】

物理學的發端始于人類對理解星體運行的追求。三百多年前，萬有引力定律的發現堪稱人類文明與理性探索進程中最壯麗的詩篇，其所體現出的科學智慧的震撼力，至今仍為世人所嘆服，它第一次把看似毫不相關的地上與天上運動統一起來，第一次揭示大自然的對稱和諧與物理規律表達簡潔而含蓄的內在美，并作為牛頓的從 運動現象研究自然力的又一個科學思辨范例，而不斷為歷代科學家所效仿。從物理學史進程中，可以看出《萬有引力定律》這節內容是對上兩節課教學內容的進一 步推演，并與之構成本章的第一單元內容。同時，本節內容也是下節課教學內容的基礎，是本章的教學重點，在高中物理中占有重要地位。因此萬有引力定律的教學 絕不能僅限于具體知識的講解、記憶與實際的應用，更應強調人類對天體運動的認識以及建立萬有引力定律的探究過程，把教學重點放在引導學生體會萬有引力定 律發現過程中的思路和方法上。然而，除了教材與教參已有的介紹外，我們對物理學史上這段輝煌史實真正了解多少?我們能否把握整個發現過程中的探索脈絡，并將從中領悟到的思想精髓介紹給學生?由此看來，要教好新教材中的萬有引力定律一章，適當擴展相應的知識背景，了解有關牛頓引力理論的現代評述，就顯得十 分必要了。

【學生分析】

從知識結構來看，在學習萬有引力定律前，學生已經對力、重力、向心力、太陽對行星的引力、加速度、重力加速度、向心加速度等概念有了較 好的理解，并且掌握自由落體運動和圓周運動等運動規律，能熟練運用牛頓運動定律解決動力學問題。已經完全具備深入探究和學習萬有引力定律的起點能力。

從知識建構的進程來看，在上一節中學生經歷了太陽與行星間引力的探究過程，從中向學生滲透了發現問題、提出問題、猜想假設、推理論證等方法思想，依照 學生的認知心理特點，播放兩個視頻片段月球繞地球轉動和蘋果落地，很容易在他們腦中形成這樣一個問題：地球對月球的引力和地球對蘋果的引力會不會就是同一 種力呢?從而為進一步探究萬有引力定律的發現過程，確定了切入點。

然而高一學生其思維方式容易停滯在知識接受層面，而忽視概念間、規律間的相互聯系，且很多學生不能建立明確的動態的物理圖像或物理情景，進而無法通過同化 和順應，完成知識的建構過程。因此，在教學過程中要注重從學生實際入手，依據學生認知規律，注重創設物理情景，創造和諧的課堂氛圍，進行互動討論探究式教 學。

【教學目標】

1.知識和技能目標

(1)掌握月地檢驗。

(2)知道萬有引力定律的內容、表達式和適用條件，會解決簡單的引力計算問題。

2.過程和方法目標

學習物理規律提出猜想理論推導實驗檢驗的科學研究方法。3.情感、態度和價值觀目標

(1)經歷萬有引力定律的發現過程，激發學生科學探究的興趣。

(2)通過引力常量的測量簡介，說明科學研究的長期性，提高學生的科學價值觀。

【教學重點】

萬有引力定律及適用條件。

【教學難點】

月地檢驗的思路。

【教學設計思想】

通過提出猜想理論推導實驗檢驗過程，讓學生在物理情景中主動的參與知識的構建過程，體會這種大膽的猜想、已有理論的應用、巧妙的實驗檢驗和從中體現著的科學探索的精神與方法。

【教學設計過程】

一、新課引入

通過上節課的學習，我們已經知道了太陽與行星間的引力遵從平方反比律：。

公式中的G是比例系數，F是太陽和行星之間的引力，提供行星繞太陽近似圓周運動的向心力，正是這個引力使得行星不能飛離太陽。

『設計說明』：通過上述介紹，旨在讓學生回憶上節課內容，回顧萬有引力定律發現過程的前一半，從而為接下來的研究奠定基礎，進而引出新課。

二、教授新課

（一）提出猜想

觀察視頻，提出問題。(引導學生回答，教師及時糾正補充)月球為什么繞地球做圓周運動?

由于月球受到地球對它的吸引力。

蘋果為什么向下運動而不向上運動?

蘋果在其重力作用下落向地面。

那么受到的重力又是怎么產生的呢?

由于地球對蘋果的吸引力而產生的。

我們很自然的想到，地球對月球的引力和地球對蘋果的引力會不會就是同一種力呢？

按照我們物理學的研究規律，為了解釋某種現象，提出猜想，這是理論，然后再去檢驗是否正確。物理學就是在不斷的檢驗完善中前進的。同樣我們的猜想是否正確也需要事實的檢驗。那么請同學們思考下面幾個問題。

『設計說明』：通過月球繞地球運轉和蘋果自由下落的物理情景，喚醒學生腦中當年由蘋果落地而引起遐想進而發現萬有引力定律的故事情景，激發學生的興趣與想像力。

（二）月地檢驗

創設問題情境，學生討論，教師引導，互動探究。

檢驗天上和地上的力是否是同一種力，需要選誰為研究對象?

假定設想成立，天上和地上是同一種力，遵循相同的規律平方反比律，那么蘋果和月球受到的力該如何表示呢?

(這是理論猜想)

實際上月球受到的力可以如何求解呢?

(提示：通過天文觀測，我們已經知道了月球繞地球做圓周運動，能不能利用圓周運動的知識來求解呢?)

而蘋果受到的力我們已經知道為。

猜 測實 際 月 球

蘋 果

接下來，請同學們思考，要驗證我們的猜想，我們需要測量什么物理量?驗證什么表達式呢?

(學生回答，教師引導總結。)

我們猜想天上地上是同一種力，天上的力是猜想，是理論，地上的力是實際，是檢驗，我們就是要驗證猜想和實際是否相等。只選擇一個研究對象月球或蘋果，因比 例系數G未知，所以無法檢驗。我們可以選取兩個研究對象，研究它們的比值關系，實際就是月球和蘋果的加速度關系，來完成實驗的檢驗，這就是著名的月地檢 驗。我們一起來看一下檢驗的思路。

檢驗思路

① 通過猜想利用引力的平方反比律和牛頓第二定律計算地球表面蘋果的加速度和月球的向心加速度。

② 通過實驗觀測，利用已有規律，得到月球的向心加速度和地球表面蘋果的加速度。

③ 綜合以上結果，看加速度比值關系，比較猜想與實驗觀測的數據，得出結論。

好，請同學們開始驗證。展示學生的推導過程。

結論：在誤差允許的范圍內，理論推導與實驗觀測得到的結果是相等的。

『設計說明』：通過創設問題情景，引導學生討論探究檢驗思路，進行定量計算，掌握月地檢驗，用無可辯駁的事實證明猜想的正確性，增強學生的理性認識，學習物理規律提出猜想理論推導實驗檢驗的科學研究方法，同時經歷萬有引力定律的發現過程，激發學生科學探究的興趣。

（三）萬有引力定律

猜想：宇宙中一切物體之間會不會都存在這樣的力呢？ 現在我們提到萬有引力似乎是老生常談，但是，牛頓當時的魄力、膽識和驚人的想象力實在讓我們佩服。這最后一步假設，雖然無法得到直接驗證，但是我們也沒有反駁它的理由，而且，以后的無數事實都支持了這一點萬有引力定律。請同學們看課本了解定律的內容。

1.內容

自然界中任何兩個物體都相互吸引，引力的大小與物體的質量m1和m2的乘積成正比，與它們之間距離r的二次方成反比。即

――《自然哲學的物理原理》1687年牛頓著

式中各物理量的含義及單位：F為兩個物體間的引力，單位：N;m1、m2分別表示兩個物體的質量，單位：kg;r為兩個物體間的距離，單位：m;G為萬有引力常量。

2.引力常量

牛頓得出了萬有引力與物體質量及它們距離的關系，但卻無法算出兩個天體之間萬有引力的大小，因為他不知道引力常量G的值。這個問題在一百多年以后，才被英 國的物理學家卡文迪許(1731年-1810年)在實驗室里通過扭秤對幾個鉛球之間的萬有引力測量而解決，測出了引力常量G。（展示課件圖片，簡單講解實驗的原理與思想：鉛球之間的引力使T形架轉動，帶動金屬絲扭轉，我們可以利用力矩平衡的知識來計算鉛球之間的萬有引力的大小。因金屬絲的扭轉程度很小，不易觀察測量，所以在T形架上安裝了一個小鏡，讓激光器照出的激光經小鏡反射后落在標尺上，小鏡轉動后，測量光點在標尺上移動的距離，利用光放大的原理確定金屬絲的扭轉程度，進而測出引力，確定引力常量。）

目前推薦的標準值為G=6.6725910-11Nm2/Kg2，通常取G＝6.6710－11Nm2/Kg2，（板書：引力常量G＝6.6710－11Nm2/Kg2）它在數值上等于質量是1Kg的物體相距1米時的相互作用力，單位：Nm2/kg2。(強調掌握物理常量數量級的重要性)和以后我們將學習的靜電力常量一樣，引力常量是自然界中少數幾個最重要的物理常量之一。完成扭秤試驗后，卡文迪許又測 量了多種物體間的引力，所得結果與利用引力常量G按萬有引力定律計算所得結果相同。所以，引力常量的普適性成為萬有引力定律正確性的見證，它為萬有引力定 律的普遍意義奠定了強有力的實驗基礎。在導學案上，給大家準備了引力常量測定的資料介紹，希望同學們課下自己閱讀，了解其實驗的原理與思想。

萬有引力定律我們已經得到。

問題：如何使用萬有引力定律進行簡單的計算呢？學生討論回答。

好，請看問題!兩個質量均為50Kg的人互相接觸時的萬有引力如果用定律計算，結果好像是無窮大，那么這兩個人永遠不會分開了。是我們好不容易得到的定律錯了?還是我們在使用定律時忽視了什么呢?這就是我們要繼續學習的萬有引力定律的適用條件。

3.適用條件

（1）萬有引力定律只適用于質點間引力大小的計算。當兩物體間的距離遠遠大于每個物體的尺寸時，物體可以看成質點，直接使用萬有引力定律計算。（模型）

研究相互接觸的兩個人之間的萬有引力時，不能把他們看作質點。（2）當兩物體是質量均勻分布的球體時，它們間的引力也可直接用公式計算，但式中的r是指兩球心間距離。

研究太陽和地球之間的萬有引力，可以把它們看作質量均勻的球體。

當研究物體不能看成質點時，可以把物體假想分割成無數個質點，求出兩個物體上每個質點與另一物體上所有質點的萬有引力，然后求合力，這是微積分的思想。

萬有引力定律產生于對太陽系行星運動的研究，但它對物質運動的適用性卻要廣泛得多。可以這樣說，宇宙中凡有引力參與的一切復雜的現象，無不要歸結到這樣一條十分簡潔的定律之中，這不能不使人驚嘆宇宙萬物超乎尋常的和諧及人類理性思考所具有的統攝力。

4.實踐探究

創設情景：既然自然界中任何兩個物體間都有萬有引力，那么在日常生活中，我們各自之間或人與物體之間，為什么都對這種作用沒有任何感覺呢? 根據情景中數據，學生進行估算：

①請估算兩位同學，相距5m遠時它們間的萬有引力多大?(可設他們的質量為50kg)

解：由萬有引力定律得：

代入數據得：F1=6.6710-9N

②已知地球的質量約為6.01024kg，地球半徑為6.4106m，請估算其中一位同學和地球之間的萬有引力又是多大?

解：由萬有引力定律得：

代入數據得：F2=489N

小結：由此可見通常物體間的萬有引力極小，一般不易感覺到。而物體與天體間的萬有引力(如人與地球)就不能忽略了。

5.對萬有引力定律的理解

①普遍性：萬有引力存在于任何兩個物體之間。

②相互性：兩個物體相互作用的引力是一對作用力與反作用力。

③特殊性：兩個物體間的萬有引力和物體所在的空間及其他物體存在無關。

④適用性：只適用于兩個質點間的引力。

6.意義

萬有引力定律的發現對物理學、天文學的發展具有深遠的影響;以前上千年才能觀測到一顆行星，通過萬有引力定律的指導，我們在指定位置很快就發現了新的行星，給人們探索自然的奧秘建立了極大信心。

『設計說明』：讓學生知道萬有引力定律的內容、表達式和使用條件，體會物理學許多重大理論的發現，不是簡單的實驗總結，它需要直覺、想像 力、大膽的猜想和假設。通過閱讀材料，使學生體會卡文迪許扭秤實驗精巧的實驗方法，知道科學研究的長期性，提高學生的科學價值觀。通過題目練習，學生進行 估算和比較，從中鍛煉學生的估算能力，體會萬有引力常量數量級的重要性，加深對萬有引力定律的理解。

【課堂小結】

第3節 萬有引力定律

一、提出猜想

二、月地檢驗

1.理論推導

2.實驗檢驗

3.結論

4.更大膽的猜想

三、萬有引力定律

1.內容

2.適用條件

3.實踐探究

4.理解

5.意義

學生體會：發現萬有引力定律的思維過程：提出猜想──理論推導──實驗檢驗

『設計說明』：通過黑板或多媒體展示本節課知識，在教師引導下，幫助學生構建自己的知識框架。

【布置作業】

1.閱讀資料，了解引力常量的測量原理和方法。

2.課本問題與練習2、3題。

『設計說明』：通過學生課下閱讀引力常量的測量簡介資料，說明科學研究的長期性，提高了學生的科學價值觀。【教學設計后記】

本節課我對牛頓發現萬有引力定律的過程，通過創設問題情景，讓學生以科學家的角度分析、思考問題，經歷萬有引力定律的發現過程，激發學生科學探究的興趣，體會牛頓的偉大，了解科學家提出猜想理論推導實驗檢驗的科學研究方法。

在本節課的教學中，我通過精心設計問題，引導學生從選擇研究對象入手，設計檢驗過程，基本解決了學生對月地檢驗的理解困難，用事實引導學生經歷萬有引力定律的得出過程，加深了學生對萬有引力定律的認識。

總體說來，教學目標基本實現。

第四篇：萬有引力定律教學設計 朱振杰

萬有引力定律教學設計

【教學目標】

一、知識與技能

1、了解萬有引力定律得出的思路和過程，知道重物下落和天體運動的統一性。

2、理解萬有引力定律的含義并會用萬有引力定律公式解決簡單的引力計算問題。

3、知道萬有引力定律公式的適用范圍。

4、理解萬有引力常量的意義及測定方法，了解卡文迪許實驗室。

二、過程與方法

1、在萬有引力定律建立過程的學習中，學習發現問題、提出問題、猜想假設與推理論證等方法。

2、培養學生研究問題時，抓住主要矛盾，簡化問題，建立理想模型的處理問題的能力。

三、情感態度與價值觀

1、通過牛頓在前人的基礎上發現萬有引力定律的思考過程，說明科學研究的長期性，連續性及艱巨性，提高學生科學價值觀。

2、經過萬有引力常量測定的學習，讓學生體會科學的方法論和物理常量數量級的重要性 【教學重點】

1、月-地檢驗的推到過程。

2、萬有引力定律的內容及表達公式。【教學重點】

1、對萬有引力定律的理解。

2、使學生能把地面上的物體所受重力與其他星球與地球之間存在的引力是同性質的力聯系起來。【教學設計思想】

在本節課教學，將讓學生繼續經歷上節課的萬有引力定律“發現之旅”，為此使整個教學流程力圖體現如下規律發現過程: 進一步猜想：“天上”的力與“人間”的力可能出于同一本源？ 月-地檢驗：這個大膽的想法要由事實檢驗。

更大膽地猜想：是否任意兩個物體之間都存在這樣的引力？

得到萬有引力定律：（G為引力常量）。

檢驗萬有引力定律的普適性：卡文迪許測定萬有引力常量G.通過這個假想——理論推導——實驗檢驗過程，讓學生在物理情景中主動的參與知識的構建過程，體會這種充滿著大膽的設想、巧妙的驗證和從中體現著的科學探索的精神與方法。【教學設計過程】

一、新課引入 教師活動：

通過上節的分析，我們已經知道了我們太陽與行星間的引力規律，那么： A.行星為什么能夠繞太陽運轉而不會飛離太陽？ B.行星與太陽間的引力與什么因素有關？

C.可以根據哪些已知規律推導出推出太陽與行星間的引力遵從的是什么樣的規律？

公式中的G是比例系數，F是太陽和行星之間的引力，正是太陽和行星之間的引力使得行星不能飛離太陽。那么大家想到過，又是什么力使得地面的物體不能離開地球，總要落回地面呢？

為了研究這個問題，下面我們繼續來體驗一下：牛頓發現萬有引力定律的思維過程。學生活動：

（引導學生回答，教師及時糾正補充）

A.行星與太陽間的引力提供作為行星繞太陽近似圓周運動的向心力，從而使得行星不能飛離太陽。

B.行星與太陽間的引力F與太陽和行星之間的距離r，行星質量m和太陽質量M有關。

C.根據開普勒第一、第二定律和牛頓第三定律推出太陽與行星間的引力遵從的規律：。

二、授新課

（一）、進一步猜想 教師活動：

演示：將塑料制成且內部空心的蘋果置于某位學生頭頂不遠處，靜止釋放。誘思：

1.蘋果為什么只砸向這位同學，而不是砸向其他同學呢？ 2.那么受到重力又是怎么產生的呢？ 3.地球對蘋果的引力和太陽對行星的引力是否根本就是同一種力？若是這樣，物體離地面越遠，其受到地球的引力就應該越小，比如我們爬到高山上時，察覺到我們受到重力減小了？為什么？

4.這樣的高度比起天體之間的距離來說，簡直太小了。如果我們再往遠處設想，物體延伸到月球那么遠，物體將會怎么樣運動？

于是我們可以提出這樣的猜想：太陽對行星的引力，地球對月球的力，地球對地面上物體的力，也許真是同一種力，遵循相同的規律？ 學生活動：

（觀察蘋果的運動，啟發學生提出問題，并進行思考討論）

1.由于重力方向豎直向下，蘋果在其重力作用下，在這位同學頭頂正上方可認為做豎直向下的自由落體運動。2.由于地球對蘋果的吸引力而產生的。

.3.可能是同一種力。

沒有明顯減弱，可能因為還不夠遠。

4.可能這個物體會象月球那樣繞著地球運動。

（二）、月-地檢驗 教師活動：

假定上述猜想成立，月球和蘋果的地位相當，則地球對月球的力與地球對蘋果的力應該同樣遵從“平方反比”律，即，那么月球軌道上的物體受到的引力比他在地面附近受到的引力要小.創設情景：

在牛頓時代，重力加速度g、月-地的距離r、月球的公轉周期T都能精確的測定，已知r=3.8×108m,T=27.3天, g=9.8m/s2，月球軌道半徑即月-地的距離r為地球半徑R的60倍，那么：

①在月球軌道上的物體受到的引力F1是它在地面附近受到的引力F2 的幾分之一？

②物體在月球軌道上的加速度a（月球公轉的向心加速度）是它在地面附近下落的加速度g重力加速度（重力加速度）的幾分之一？

可見：用數據說明上述設想的正確性，牛頓的設想經受了事實的檢驗，地球對月球的力，地球對地面物體的力真是同一種力。至此，平方反比律已經擴展到太陽與行星之間，地球與月球之間、地球對地面物體之間.學生活動：

（通過創設情景中數據，讓學生進行定量計算）

①設物體的質量為m在月球軌道上的物體受到的引力，物體在地面附近受到的，則有

②設質量為m的物體在月球的軌道上運動的加速度（月球公轉的向心加速度）為a，則，r=60R，得，代入數據解得

（三）、萬有引力定律 教師活動：

既然太陽與行星之間，地球與月球之間、地球對地面物體之間具有與兩個物體的質量成正比,跟它們的距離的二次方成反比的引力。那么我們可以更大膽設想：是否任何兩個物體之間都存在這樣的力？很可能有，只是因為我們身邊的物體質量比天體的質量小得多，我們不易覺察罷了，于是我們可以把這一規律推廣到自然界中任意兩個物體間，即具有劃時代意義的萬有引力定律.提出問題，閱讀教材： 1.什么是萬有引力？并舉出實例。

2．萬有引力定律怎樣反映物體之間相互作用的規律？其數學表達式如何？并注明每個符號的單位和物理意義。3.萬有引力定律的適用條件是什么？

4.你認為萬有引力定律的發現有何深遠意義？ 對萬有引力定律的理解：

A、普遍性：萬有引力存在于任何兩個物體之間，只不過一般物體的質量與星球相比太小了，他們之間的萬有引力也非常小，完全可以忽略不計。B、相互性：兩個物體相互作用的引力是一對作用力與反作用力。C、特殊性：兩個物體間的萬有引力和物體所在的空間及其他物體存在無關。

D、適用性：只適用于兩個質點間的引力，當物體之間的距離遠大于物體本身時，物體可看成質點;當兩物體是質量分布均勻的球體時，它們間的引力也可直接用公式計算，但式中的r是指兩球心間的距離。學生活動：

（提出問題，引導學生根據問題閱讀教材P70-71，教師引導總結）1.萬有引力是普遍存在于宇宙中任何有質量的物體之間的相互吸引力。日對地、地對月、地對地面上物體的引力都是其實例。

2.萬有引力定律的內容是：宇宙間一切物體都是相互吸引的。兩物體間的引力大小，跟它們的質量的乘積成下比，跟它們間的距離平方成反比.式中各物理量的含義及單位： F為兩個物體間的引力，單位：N.m1、m2分別表示兩個物體的質量，單位：kg r為兩個物體間的距離，單位：m G為萬有引力常量：G=6.67×10-11 N?m2/kg2，它在數值上等于質量是1Kg的物體相距米時的相互作用力，單位：N?m2/kg2.3.只適用于兩個質點間的引力，當物體之間的距離遠大于物體本身時，物體可看成質點;當兩物體是質量分布均勻的球體時，它們間的引力也可直接用公式計算，但式中的r是指兩球心間的距離。.4.萬有引力定律的發現有著重要的物理意義：它對物理學、天文學的發展具有深遠的影響；它把地面上物體運動的規律和天體運動的規律統一起來；對科學文化發展起到了積極的推動作用，解放了人們的思想，給人們探索自然的奧秘建立了極大信心，人們有能力理解天地間的各種事物。

（四）、萬有引力常量 教師活動：

動畫展示：（教材中沒有，補充給學生，如右圖）并介紹構造、演示實驗過程，引導學生一起分析原理。

測引力（極小）轉化為測引力矩，再轉化為測石英絲扭轉角度，最后轉化為光點在刻度尺上移動的距離（較大）。根據預先求出的石英絲扭轉力矩跟扭轉角度的關系，可以證明出扭轉力矩，進而求得引力，確定引力恒量的值G=6.754×10-11 N?m2/kg2。根據上述資料結合教材，思考問題：

1.試比較卡文迪許測定引力常量的值G和現代引力常量G。并嘗試說明卡文迪許在測 G值時巧妙在哪里？ 2.引力常量的測定有何實際意義？ 學生活動：

著變化量與微小量的關系，算出微小變化量。

2.卡文迪許在測定引力恒量G，表明萬有引力定律適用于地面的任何兩個物體，用實驗方法進一步證明了萬有引力定律的普適性；同時使得包括計算星體質量在內的關于萬有引力定律的定量計算成為可能。

（五）、實踐探究 創設情景：

1.請估算這兩位同學，相距1m遠時它們間的萬有引力多大？（可設他們的質量為50kg）

2.已知地球的質量約為6.0×1024kg，地球半徑為6.4×106m，請估算其中一位同學和地球之間的萬有引力又是多大？

3.已知地球表面的重力加速度，則其中這位同學所受重力位多少?并比較萬有引力和重力？ 本題小結：由此可見通常物體間的萬有引力極小，一般不易感覺到。而物體與天體間的萬有引力（如人與地球）就不能忽略了。學生

活動：兩位同學靠攏后離開三次以上.學生思考回答：萬有引力太小。根據情景中數據，學生進行估算： 1.由萬有引力定律得：

代入數據得：F1=1.7×10-7N 2.由萬有引力定律得： 代入數據得：F2=493N 3.，比較結果萬有引力比重力大．原因是在地球表面上的物體所受萬有引力可分解為重力和自轉所需的向心力． 學生活動：

認真總結概括本節內容，完成知識網絡框架圖（如下圖），并把自己這節課的體會寫下來、比較黑板上的小結和自己的小結，進而進行生生互評。學生體會：

發現萬有引力定律的思維過程：假想——理論推導——實驗檢驗 作業：P71頁1-3題

第五篇：《萬有引力定律在天文學上的應用》教學設計

《萬有引力定律在天文學上的應用》教學設計

課題名稱

萬有引力定律在天文學上的應用

科目

物理

年級

高一級

教學時 間 1課時

教材分析

這節課通過對一些天體運動的實例分析，使學生了解：通常物體之間的萬有引力很小，常常覺察不出來，但在天體運動中，由于天體的質量很大，萬有引力將起決定性作用，對天文學的發展起了很大的推動作用，其中一個重要的應用就是計算天體的質量。

在講課時，應用萬有引力定律有兩條思路要交待清楚。

1．地面附近物體與地球間的萬有引力約等于物體的重力，即F引＝mg．可得出計算天體質量的另一種方法。

2．把環繞天體（或衛星）的運動看成是勻速圓周運動，即F引＝F向，用于計算天體（中心體）的質量，討論衛星半徑等問題。

本節內容是這一章的重點，是萬有引力定律在實際中的具體應用．利用萬有引力定律除了可求出中心天體的質量外還可發現未知天體．

學情分析

本節課的學習者特征分析主要是根據學生的實際情況做出的：

1．學生是實驗二中高一（5）班學生；

2．學生已經基本掌握萬有引力定律和圓周運動的知識；

3．學生的基礎和學習習慣不太好。

4．設計重趣味性與知識性的結合。

教學目標

一、知識與技能

1．了解行星繞恒星運動及衛星的運動的共同點：萬有引力作為行星、衛星圓周運動的向心力；

2．了解萬有引力定律在天文學上有重要應用；

3．會用萬有引力定律計算天體的質量。

二、過程與方法

1．由地面附近物體與地球間的萬有引力約等于物體的重力，即F引＝mg．來于計算天體（中心體）的質量。

2．通過把環繞天體（或衛星）的運動看成是勻速圓周運動，然后根據F引＝F向，用于計算天體（中心體）的質量。

3．通過萬有引力定律在實際中的應用，培養學生理論聯系實際的能力

三、情感態度與價值觀

1．利用設置豐富的問題情境，鼓勵學生從多角度思考、探索、交流，激發學生的好奇心和主動學習的欲望；

2．利用萬有引力定律可以發現求知天體，學生懂得理論來源于實踐，反過來又可以指導實踐的辯證唯物主義觀點。

3．通過介紹亞當斯與勒威耶的歷史奇緣，激發學生對科學家探究真理的崇拜之情。

教學重點

1．環繞天體的運動：如月球繞地球的運動；行星繞太陽的運動的向心力是由萬有引力提供的。

2．會用已知條件求中心天體的質量。

教學難點

根據已有條件求中心天體的質量。

教學資源

（1）給同學們準備一些相關資料；

（2）教師自制的多媒體課件；

（3）上課環境為多媒體大屏幕環境。

《萬有引力定律在天文學上的應用》教學過程描述

教學活動 1

（一）師生互動，激趣導入

1．教師展示：美國網站2007年8月14日報道，世界上第一個太空旅館“銀河套房酒店”有望在2012年建成，屆時太空迷們翱翔宇宙的夢想將成為現實。當然，太空旅館房價不菲，每位房客入住3天的費用是400萬美元（約合人民幣3000萬元）。2007年從俄羅斯發射升空充氣式太空酒店，預計于2015年建造完畢并投入使用。入住費用100萬美元。

2．引入課題：萬有引力定律的天文學上的應用

教學活動

（二）問題啟發，合作探究

1．創設情景：（可以與實際不符）

如姚明在旅館巧遇卡文迪許，于是他們談論起測地球質量的問題，于是引入了本節課的第一個問題，測天體的質量。

2．新知識的探究

方法一：

老師：請學生回顧當初卡文迪許測出地球質量的方法，學生：（分組探究）

活動過程：

對象的選取：

站在地面上的姚明

滿足的規律：

在可忽略中心天體自轉的影響時，根據萬有引力等于重力的關系來計算其質量 教學活動

方程的建立：

得出的結論：

在已知所求天體M的半徑R和表面重力加速度的情況下可用上式

教學活動

（三）規律探究，另解方法

方法二：

老師：引導學生討論在太空旅館里可用上述方法測地地球質量嗎？

旅館里的一些情況介紹

●一天內看15次日出

●感受80多分鐘環游地球的快感

●像蜘蛛俠一樣在臥室內“飛檐走壁”

學生：不能，太空中處于完全失重

老師：請學生思考在旅館里有沒有其它測量地球質量的方法呢？

活動過程：

對象的選取：

太空酒店里的姚明

滿足的規律：

萬有引力提供向心力

方程的建立：

得出的結論：

在已知所求天體M的行星或者衛星m軌道半徑r和周期T的情況下可用上式

教學活動

（四）例題示范，鞏固提高

例如：若把銀河套房酒店建在月球上，某同學在資料上查得月球到地球的球心距離為r =4×108m,酒店工作人員記錄了他們繞地球運行的周期為30天，求：地球的質量。

解：月球繞地球運行的向心力即月地間的萬有引力 即有：

得：

教學活動

（五）規律拓展，密度測量

老師講授：幾種常用的求密度的方法

一、根據環繞天體繞中心天體表面轉動時

二、根據環繞天體繞中心天體在以某高度轉動時

三、已知中心天體的半徑和表面重力加速度時

教學活動

教學活動 7

（六）應用之二，發現未知天體

溫馨提示：

只能求中心天體的質量，不能環繞天體的質量。

老師：環繞天體的軌道半徑可以計算嗎？

根據，而，兩式聯立得：

在18世紀發現的第七個行星──天王星的運動軌道，總是同根據萬有引力定律計算出來的有一定偏離。當時有人預測，肯定在其軌道外還有一顆未發現的新星。后來，亞當斯和勒威耶在預言位置的附近找到了這顆新星。后來，科學家利用這一原理還發現了許多行星的衛星，由此可見，萬有引力定律在天文學上的應用，有極為重要的意義。

老師：介紹亞當斯與勒威耶的歷史奇緣（六點對比）

劍橋大學畢業，1843年開始在母校任教：1．巴黎工藝學院畢。1837年任母校天文教師，早在劍橋大學學習時，亞當斯就注意到有關天王星運動出現反常現象的問題。1842年正式研究。2．1845年，當時的巴黎天文臺臺長阿喇果建議他研究天王星運動的反常問題。3．1844年以后，亞當斯研究了這些觀測資料，計算了影響天王星運動的一顆未知行星的軌道要素、質量和日心黃經，并預言未知行星的位置。3．利用有關天王星的18次測資料，運用萬有引力定律，通過求解33個方程，計算出對天王星起攝動作用的未知行星的軌道和質量，并且預測了它的位置。4．向格林尼治天文臺臺長艾里共六次報告了他的計算結果，但未受重視。他將計算結果呈送給法國科學院，他的工作在法國同行中受到了冷遇。5．這樣將發現海王星的機會就讓給了德國天文學家伽勒和勒威耶。亞當斯是一位十分謙虛的人，在對待海王星發現的優先權問題上沒有進行聲辯。這樣他雖然暫時失去了某些榮譽，但他始終受到同行的贊賞和尊重，5他還寫信給當時擁有較大望遠鏡的幾個天文學家，請求幫助觀測。伽勒收到勒威耶信的當天晚上，就觀測搜尋，僅用一個半小時就在偏離勒威耶預言的位置52'處觀測到了這顆當時星圖上沒有的星。英國皇家學會授予他柯普利獎章6曾（1851～1853年，1874～1876年）兩次被選為英國皇家天文學會會長，勒威耶于1854～1870及1873～1877年兩度出任巴黎天文臺臺長

（七）課堂小節，形成體系

主要內容1．天體質量計算；2．天體密度計算；知天體。

主要方法

用萬有引力定律和圓周運動知識處理天體問題

3．發現未

主要結論

兩個質量表達式

三個密度表達式