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高二物理万有引力定律教案

来源:公共学习网 时间:2017-10-31

【摘要】佳构进修网小编编辑整理了高二物理教案万有引力定律,供宽大同学们在暑假期间,温习本门课程,但愿能辅佐同学们加深影象,固定学过的常识!

解说方针

常识与技术

1.相识万有引力定律得出的思路和进程,知道地球上的重物下落与天体举动的统一性。

2. 知道万有引力是一种存在于所有物体之间的吸引力,知道万有引力定律的合用范畴。

3. 会用万有引力定律办理简朴的引力计较问题,知道万有引力定律公式中r的物理意义,

相识引力常量G的测定在科学汗青上的重大意义。

4. 相识万有引力定律发明的意义。

进程与要领

1.通过演绎牛顿当年发明万有引力定律的进程,体会在科学纪律发明进程中意料与求证

的重要性。

2.体会推导进程中的数量干系.

感情、立场与代价观

1. 感觉自然界任何物体间引力的干系,从而体会大自然的机密.

2. 通过演绎牛顿当年发明万有引力定律的进程和卡文迪许测定万有引力常量的尝试,让

学生体会科学家们勇于摸索、永不知足的精力和发明真理的曲折与艰苦。

解说重点、难点

1.万有引力定律的推导进程,既是本节课的重点,又是学生领略的难点。

2.由于一般物体间的万有引力极小,学生对此缺乏感性认识。

解说要领

探究、教学、接头、操练

教 学 活 动

(一) 引入新课

温习回首上节课的内容

假如行星的举动轨道是圆,则行星将作匀速圆周举动。按照匀速圆周举动的条件可知,行星一定要受到一个引力。牛顿认为这是太阳对行星的引力,那么,太阳对行星的引力F提供行星作匀速圆周举动所需的向心力。

学生勾当: 推导得

将V=2πr/T代入上式得

操作开普勒第三定律 代入上式

获得:

师生总结:由上式可得出结论:太阳对行星的引力跟行星的质量成正比,跟行星到太阳的间隔的二次方成反比。即:F∝

西席:牛顿按照其第三定律:太阳吸引行星的力与行星吸引太阳的力是同性质的浸染力,且巨细相等。于是提出斗胆的设想:既然这个引力与行星的质量成正比,也应跟太阳的质量M成正比。即:F∝

写成等式就是F=G (个中G为比例常数)

(二)举办新课

西席:牛顿获得这个纪律今后是不是就遏制思考了呢?如果你是牛顿,你又会想到什么呢?

学生答复基本上西席总结:

意料一:既然行星与太阳之间的力遵从这个纪律,那么其他天体之间的力是否也遵从这个纪律呢?(好比说月球与地球之间)

师生: 因为其他天体的举动纪律与之雷同,按照前面的推导所以月球与地球之间的力,其他行星的卫星和该行星之间的力,都满意上面的纪律,并且都是同一种性质的力。

西席:可是牛顿的思考照旧没有遏制。如果你是牛顿,你又会想到什么呢?

学生答复基本上西席总结:

意料二:地球与月球之间的力,和地球与其周围物体之间的力是否遵从沟通的纪律?

西席:地球对月球的引力提供向心力,即F= =ma

地球对其周围物体的力,就是物体受到的重力,即F’=m’g

从以上推导可知:地球对月球的引力遵从以上纪律,即F=G

那么,地球对其周围物体的力是否也满意以上纪律呢?即F’=G

此等式是否创立呢?

已知:地球半径R=6.37×106m , 月球绕地球的轨道半径r=3.8×108 m ,

月球绕地球的公转周期T=27.3天, 重力加快度g=9.8

(以上数据在其时都已经可以或许准确丈量)

提问:同学们可否通过提供的数据验证干系式F’=G 是否创立?

学生答复基本上西席总结:

假设此干系式创立,即F’=G

可得: =ma=G

F’=m’g=G

两式对比得: a/g=R2 / r2

但此等式是在以上假设创立的基本上获得的,反过来若能通过其他途径证明此等式创立,也就证明白前面的假设是创立的。代人数据计较:

a/g≈1/3600

R2 / r2≈1/3600

即a/g=R2 / r2 创立,从而证明以上假设是创立的,说明地球与其周围物体之间的力也遵从沟通的纪律,即F’=G

这就是牛顿当年所做的著名的“月-地”检讨,功效证明他的意料是正确的。从而验证了地面上的重力与地球吸引月球、太阳吸引行星的力是同一性质的力,遵守同样的纪律。

西席:不外牛顿的思考照旧没有遏制,如果你是牛顿,此时你又会想到什么呢?

学生答复基本上西席总结:

意料三:自然界中任何两个物体间的浸染力是否都遵从沟通的纪律?

牛顿在研究了这很多差异物体间的浸染力都遵循上述引力纪律之后。于是他斗胆地把这一纪律推广到自然界中任意两个物体间,于1687年正式颁发了具有划时代意义的万有引力定律。

万有引力定律

①内容

自然界中任何两个物体都是彼此吸引的,引力的巨细跟这两个物体的质量的乘积成正比,跟它们的间隔的二次方成反比。

②公式

假如用m1和m2暗示两个物体的质量,用r暗示它们的间隔,那么万有引力定律可以用下面的公式来暗示 (个中G为引力常量)

说明:1.G为引力常量,在SI制中,G=6.67×10-11N·m2/kg2.

2.万有引力定律中的物体是指质点而言,不能随意应用于一般物体。

a.对付相距很远因而可以看作质点的物体,公式中的r 就是指两个质点间的间隔;

b.对匀称的球体,可以当作是质量会合于球心上的质点,这是一种等效的简化处理惩罚要领。

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西席:牛顿固然获得了万有引力定律,但并没有很大的实际应用,因为其时他没有步伐测定引力常量G的数值。直到一百多年后英国的另一位物理学家卡文迪许才用尝试测定了G的数值。

操作多媒体演示说明卡文迪许的扭秤装置及其道理。

扭秤的主要部门是这样一个T字形轻而坚贞的框架,把这个T形架倒挂在一根石英丝下。若在T形架的两头施加两个巨细相等、偏向相反的力,石英丝就会扭转一个角度。力越大,扭转的角度也越大。反过来,假如测出T形架转过的角度,也就可以测出T形架两头所受力的巨细。此刻在T形架的两头各牢靠一个小球,再在每个小球的四周各放一个大球,巨细两个球间的间隔是可以较容易测定的。按照万有引力定律,大球会对小球发生引力,T形架会随之扭转,只要测出其扭转的角度,就可以测出引力的巨细。虽然由于引力很小,这个扭转的角度会很小。奈何才气把这个角度测出来呢?卡文迪许在T形架上装了一面小镜子,用一束光射向镜子,经镜子反射后的光射向远处的刻度尺,当镜子与T形架一起产生一个很小的动弹时,刻度尺上的光斑会产生较大的移动。这样,就起到一个化小为大的结果,通过测定光斑的移动,测定了T形架在安排大球前后扭转的角度,从而测定了此时大球对小球的引力。卡文迪许用此扭秤验证了牛顿万有引力定律,并测定出万有引力恒量G的数值。这个数值与近代用越发科学的要领测定的数值长短常靠近的。

卡文迪许测定的G值为6.754×10-11 N·m2/kg2,此刻公认的G值为6.67×10-11 N·m2/kg2。由于万有引力恒量的数值很是小,所以一般质量的物体之间的万有引力是很小的,我们可以估算一下,两个质量50kg的同学相距0.5m时之间的万有引力有多大(可由学生答复:约6.67×10-7N),这么小的力我们是基础感受不到的。只有质量很大的物体对一般物体的引力我们才气感受到,如地球对我们的引力大抵就是我们的重力,月球对海洋的引力导致了潮汐现象。而天体之间的引力由于星球的质量很大,又长短常惊人的:如太阳对地球的引力达3.56×1022N。

西席:万有引力定律成立的重要意义

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