高中物理《万有引力理论的成就》教学设计（合集8篇）由网友“ato2628”投稿提供，下面小编给大家整理后的高中物理《万有引力理论的成就》教学设计，欢迎阅读与借鉴!
篇1：高中物理《万有引力理论的成就》教学设计
教学目标
1、知识与技能
(1)了解地球表面物体的万有引力两个分力的大小关系，计算地球质量;
(2)行星绕恒星运动、卫星的运动的共同点：万有引力作为行星、卫星圆周运动的向心力，会用万有引力定律计算天体的质量;
(3)了解万有引力定律在天文学上有重要应用。
2.过程与方法：
(1)培养学生根据数据分析找到事物的主要因素和次要因素的一般过程和方法;
(2)培养学生根据事件的之间相似性采取类比方法分析新问题的能力与方法;
(3)培养学生归纳总结建立模型的能力与方法。
3.情感态度与价值观：
(1)培养学生认真严禁的科学态度和大胆探究的心理品质;
(2)体会物理学规律的简洁性和普适性，领略物理学的优美。
教学重难点
教学重点
地球质量的计算、太阳等中心天体质量的计算。
教学难点
根据已有条件求中心天体的质量。
教学工具
多媒体、板书
教学过程
一、计算天体的质量
1.基本知识
(1)地球质量的计算
①依据：地球表面的物体，若不考虑地球自转，物体的重力等于地球对物体的万有引力，即
②结论：
只要知道g、R的值，就可计算出地球的质量.
(2)太阳质量的计算
①依据：质量为m的行星绕太阳做匀速圆周运动时，行星与太阳间的万有引力充当向心力，即
②结论：
只要知道卫星绕行星运动的周期T和半径r，就可以计算出行星的质量.
2.思考判断
(1)地球表面的物体，重力就是物体所受的万有引力.(×)
(2)绕行星匀速转动的卫星，万有引力提供向心力.(√)
(3)利用地球绕太阳转动，可求地球的质量.(×)
3.探究交流
若已知月球绕地球转动的周期T和半径r，由此可以求出地球的质量吗?能否求出月球的质量呢?
【提示】 能求出地球的质量.利用
为中心天体的质量.做圆周运动的月球的质量m在等式中已消掉，所以根据月球的周期T、公转半径r，无法计算月球的质量.
二、发现未知天体
1.基本知识
(1)海王星的发现
英国剑桥大学的学生亚当斯和法国年轻的天文学家勒维耶根据天王星的观测资料，利用万有引力定律计算出天王星外“新”行星的轨道.1846年9月23日，德国的加勒在勒维耶预言的位置附近发现了这颗行星——海王星.
(2)其他天体的发现
近1来，人们在海王星的轨道之外又发现了冥王星、阋神星等几个较大的天体.
2.思考判断
(1)海王星、冥王星的发现表明了万有引力理论在太阳系内的正确性.(√)
(2)科学家在观测双星系统时，同样可以用万有引力定律来分析.(√)
3.探究交流
航天员翟志刚走出“神舟七号”飞船进行舱外活动时，要分析其运动状态，牛顿定律还适用吗?
【提示】 适用.牛顿将牛顿定律与万有引力定律综合，成功分析了天体运动问题.牛顿定律对物体在地面上的运动以及天体的运动都是适用的.
三、天体质量和密度的计算
【问题导思】
1.求天体质量的思路是什么?
2.有了天体的质量，求密度还需什么物理量?
3.求天体质量常有哪些方法?
1.求天体质量的思路
绕中心天体运动的其他天体或卫星做匀速圆周运动，做圆周运动的天体(或卫星)的向心力等于它与中心天体的万有引力，利用此关系建立方程求中心天体的质量.
2.计算天体的质量
下面以地球质量的计算为例，介绍几种计算天体质量的方法：
(1)若已知月球绕地球做匀速圆周运动的周期为T，半径为r，根据万有引力等于向心力，即
(2)若已知月球绕地球做匀速圆周运动的半径r和月球运行的线速度v，由于地球对月球的引力等于月球做匀速圆周运动的向心力，根据牛顿第二定律，得
(3)若已知月球运行的线速度v和运行周期T，由于地球对月球的引力等于月球做匀速圆周运动的向心力，根据牛顿第二定律，得
(4)若已知地球的半径R和地球表面的重力加速度g，根据物体的重力近似等于地球对物体的引力，得
解得地球质量为
3.计算天体的密度
若天体的半径为R，则天体的密度ρ
误区警示
1.计算天体质量的方法不仅适用于地球，也适用于其他任何星体.注意方法的拓展应用.明确计算出的是中心天体的质量.
2.要注意R、r的区分.R指中心天体的半径，r指行星或卫星的轨道半径.以地球为例，若绕近地轨道运行，则有R=r.
例：要计算地球的质量，除已知的一些常数外还需知道某些数据，现给出下列各组数据，可以计算出地球质量的有哪些?( )
A.已知地球半径R
B.已知卫星绕地球做匀速圆周运动的轨道半径r和线速度v
C.已知卫星绕地球做匀速圆周运动的线速度v和周期T
D.已知地球公转的周期T′及运转半径r′
【答案】 ABC
归纳总结：求解天体质量的技巧
天体的质量计算是依据物体绕中心天体做匀速圆周运动，万有引力充当向心力，列出有关方程求解的，因此解题时首先应明确其轨道半径，再根据其他已知条件列出相应的方程.
四、分析天体运动问题的思路
【问题导思】
1.常用来描述天体运动的物理量有哪些?
2.分析天体运动的主要思路是什么?
3.描述天体的运动问题，有哪些主要的公式?
1.解决天体运动问题的基本思路
一般行星或卫星的运动可看做匀速圆周运动，所需要的向心力都由中心天体对它的万有引力提供，所以研究天体时可建立基本关系式：
2.四个重要结论
设质量为m的天体绕另一质量为M的中心天体做半径为r的匀速圆周运动
以上结论可总结为“越远越慢，越远越小”.
误区警示
1.由以上分析可知，卫星的an、v、ω、T与行星或卫星的质量无关，仅由被环绕的天体的质量M和轨道半径r决定.
2.应用万有引力定律求解时还要注意挖掘题目中的隐含条件，如地球的公转周期是365天，自转一周是24小时，其表面的重力加速度约为9.8 m/s2.
例：)据报道，天文学家近日发现了一颗距地球40光年的“超级地球”，名为“55 Cancri e”，该行星绕母星(中心天体)运行的周期约为地球绕太阳运行周期的480(1)，母星的体积约为太阳的60倍.假设母星与太阳密度相同，“55 Cancri e”与地球均做匀速圆周运动，则“55 Cancri e”与地球的( )
【答案】 B
归纳总结：解决天体运动的关键点
解决该类问题要紧扣两点：一是紧扣一个物理模型：就是将天体(或卫星)的运动看成是匀速圆周运动;二是紧扣一个物体做圆周运动的动力学特征，即天体(或卫星)的向心力由万有引力提供.还要记住一个结论：在向心加速度、线速度、角速度和周期四个物理量中，只有周期的值随着轨道半径的变大而增大，其余的三个都随轨道半径的变大而减小
五、双星问题的分析方法
例：天文学家将相距较近、仅在彼此的引力作用下运行的两颗恒星称为双星.双星系统在银河系中很普遍.利用双星系统中两颗恒星的运动特征可推算出它们的总质量.已知某双星系统中两颗恒星围绕它们连线上的某一固定点分别做匀速圆周运动，周期均为T，两颗恒星之间的距离为r，试推算这个双星系统的总质量.(引力常量为G)
归纳总结：双星系统的特点
1.双星绕它们共同的圆心做匀速圆周运动，它们之间的距离保持不变;
2.两星之间的万有引力提供各自需要的向心力;
3.双星系统中每颗星的角速度相等;
4.两星的轨道半径之和等于两星间的距离.
篇2：《万有引力理论的成就》教学反思
《万有引力理论的成就》教学反思
对于万有引力理论的成就这节课，在课堂上，学生在问题的引领下自主学习课本内容，大约用例12分钟；学生上讲台完成三道例题大约用了7分钟，同时其他同学通过一一解答例题，讨论纠正等大约用了12分钟，再加上教师点评15分钟之内可以完成。另外在学生体会的`基础上的方法归纳需要重点强调讲解，以引起学生的足够重视。但是，在此环节中，学生自主学习课本内容之前需先明确问题和时间要求。学生紧张地充实地完成学习任务。
学生在解答例题过程中暴露出的问题大体有：
（1）不列原始方程，而是直接把课本上推导出的结果写出来，然后代入数值求解，因此，在此要特别强调列出原始方程，变形推导后再代入数值求解。
（2）数学计算错误，由此可知学生在大数字（或小数字）计算能力不够。所以在此因特别要求学生计算出最终结果，并点拨关于大数字（小数字）的计算方法。
（3）学生在解答时，不画情景示意图，导致乱用字母而出错。在本章中字母混淆是学生常见的错误，而画出情景示意图并标出相应字母，是解决的最有效方法。
篇3：《万有引力理论的成就》教学反思
对于万有引力理论的成就这节课，在课堂上，学生在问题的引领下自主学习课本内容，大约用例12分钟；学生上讲台完成三道例题大约用了7分钟，同时其他同学通过一一解答例题，讨论纠正等大约用了12分钟，再加上教师点评15分钟之内可以完成。另外在学生体会的基础上的方法归纳需要重点强调讲解，以引起学生的足够重视。但是，在此环节中，学生自主学习课本内容之前需先明确问题和时间要求。学生紧张地充实地完成学习任务。
学生在解答例题过程中暴露出的问题大体有：
（1）不列原始方程，而是直接把课本上推导出的结果写出来，然后代入数值求解，因此，在此要特别强调列出原始方程，变形推导后再代入数值求解。
（2）数学计算错误，由此可知学生在大数字（或小数字）计算能力不够。所以在此因特别要求学生计算出最终结果，并点拨关于大数字（小数字）的计算方法。
（3）学生在解答时，不画情景示意图，导致乱用字母而出错。在本章中字母混淆是学生常见的错误，而画出情景示意图并标出相应字母，是解决的最有效方法。
篇4：《万有引力理论的成就》教学反思
本节课要求学生体会万有引力定律接受实践的检验，理解万有引力理论的巨大作用和价值。因此，在授课过程中要重点突出“应用+检验”性的内容，着中讲清应用思路。应用万有引力定律求解天体质量的基本思路是：根据环绕天体的运动情况，求出其向心加速度，然后根据万有引力充当向心力，进而列方程求解.。
我们在“称量地球质量”时，课本从地面上物体的重力等于地球对物体的引力入手，得到地球的质量 ，其中g、R在卡文迪许实验之前已经知道，只要知道G就意味着“测出了地球的质量”。我在处理这块内容时，先让学生阅读“科学真是迷人”这部分，然后问学生：我们现在能不能利用已有知识称量地球的质量？学生异口同声的喊“能”。我追问：我们能应用什么办法称量地球的质量？学生说应用万有引力等于地球表面的重力。我继续问：万有引力和重力是是一回事吗？这时候只有个别学生说话，一大部分学生已经没有底气回答，我就给学生解释，重力是万有引力的一个分力，另一个分力充当了物体随地球自转的向心力。如果在不考虑地球自转的影响时，我们就可以应用 ，得到地球的质量 ；也就是说，只要我们测量出地球表面的重力加速度，知道地球半径，和引力常量就可以计算出地球的质量。而且还要指出这只是一种近似算法，但是在某种程度上，科学就是一种近似，一种舍弃次要因素，紧紧抓住主要因素的近似，正是有了这种近似，才有了真正意义上的科学。其实，做人做事也一样，要学会取，更要学会舍。
篇5：《万有引力理论的成就》教学反思
1、本节内容是本章的核心内容。本章的大部分问题都是围绕这两大思路设制的，因此本节知识技能的掌握是能否顺利学习本章的关键。
2、本节课我是以学生自主学习为主体设计的。教师仅起问题的设置、课堂节奏的控制、点评、引导总结规律等作用。学生通过自主学习课本内容的基础上，解答讨论问题的过程，体会解决问题的方法，体会万有引力定律的成就和应用，从而很好的达成目标。
3、课前要求学生自主学习课本内容，并明确本堂课的目的和要求。以便在课堂上能紧张地充实地完成学习任务。在课堂上，学生在问题的引领下自主学习课本内容，按照“称量地球的质量” “称量月球质量” “称量太阳的质量”这条思路，学生对这条主线也很明确，并有很大的兴趣。总结出求天体质量的两种方法，然后自己解决例题，由具体条件来寻找解决问题的正确方法，在学生体会的基础上的针对存在的一些问题来进行重点强调讲解，以引起学生的足够重视。
4、学生在解答例题过程中暴露出的问题大体有：
（1）不列原始方程，而是直接把课本上推导出的结果写出来，然后代入数值求解，因此，在此要特别强调列出原始方程，变形推导后再代入数值求解。
（2）数学计算错误，由此可知学生代数式运算能力不够。所以在此应特别要求学生细致认真计算结果，并点拨关于该类计算的方法。
（3）学生在解答时，不画情景示意图，导致乱用字母而出错。在本章中字母混淆是学生常见的错误，而画出情景示意图并标出相应字母，是解决的最有效方法，例如。R，r分别表示天体的半径和轨道半径；M，m分别表示中心天体的质量和环绕天体的质量。
5、自己在备课、上课过程的存在的问题有：
（1）时间的安排：最后做完当堂训练后如果能够花1-2分钟的时间把本堂课的内容再总结一下，问同学们“你在这节课上学习了什么？还有什么疑问？”。这样的话，课堂会显得更加完整。
（2）应该给学生更多的展示机会，有很东西学生知道的可以叫学生来回答或者在黑板上板书，给学生展示的机会，增强他们学习的信心，这一点事本人教学过程中一直存在的一个缺陷。
（3）语言的表述和专业术语的描述还应该做到更精准，这样的话也有助于学生的知识形成。
篇6：高中物理万有引力定律教学设计
知识目标
1、在开普勒第三定律的基础上，推导得到万有引力定律，使学生对此定律有初步理解；
2、使学生了解并掌握万有引力定律；
3、使学生能认识到万有引力定律的普遍性（它存在宇宙中任何有质量的物体之间，不管它们之间是否还有其它作用力）。
能力目标
1、使学生能应用万有引力定律解决实际问题；
2、使学生能应用万有引力定律和圆周运动知识解决行星绕恒星和卫星绕行星运动的天体问题。
情感目标
1、使学生在学习万有引力定律的过程中感受到万有引力定律的发现是经历了几代科学家的不断努力，甚至付出了生命，最后牛顿总结了前人经验的基础上才发现的。让学生在应用万有引力定律的过程中应多观察、多思考。
教学建议
万有引力定律的内容固然重要，让学生了解发现万有引力定律的过程更重要。建议教师在授课时，应提倡学生自学和查阅资料。教师应准备的资料应更广更全面。通过让学生阅读“万有引力定律的发现过程”，让学生根据牛顿提出的几个结果自己去猜测万有引力与那些量有关。教师在授课时可以让学生自学，也可由教师提出问题让学生讨论，也可由教师展示出开普勒三定律和牛顿的一些故事引导学生讨论。
教学目的：
1、了解万有引力定律得出的思路和过程；
2、理解万有引力定律的含义并会推导万有引力定律；
3、掌握万有引力定律，能解决简单的万有引力问题；
教学难点：万有引力定律的应用
教学重点：万有引力定律
教学工具：
展示第谷、哥白尼，伽利略、开普勒和牛顿等人图片。
教学过程
（一）新课教学（20分钟）
1、引言
展示第谷、哥白尼，伽利略、开普勒和牛顿等人照片并讲述物理学史：
十七世纪中叶以前的漫长时间中，许多天文学家和物理学家（如第谷、哥白尼，伽利略和开普勒等人），通过了长期的观察、研究，已为人类揭示了行星的运动规律。但是，长期以来人们对于支配行星按照一定规律运动的原因是什么。却缺乏了解，更没有人敢于把天体运动与地面上物体的运动联系起来加以研究。
伟大的物理学家牛顿在哥白尼、伽利略和开普勒等人研究成果的基础上，进一步将地面上的动力学规律推广到天体运动中，研究、确立了《万有引力定律》。从而使人们认识了支配行星按一定规律运动的原因，为天体动力学的发展奠定了基础。那么：
（1）牛顿是怎样研究、确立《万有引力定律》的呢？
（2）《万有引力定律》是如何反映物体间相互作用规律的？
以上两个问题就是这节课要研究的重点。
2、通过举例分析，引导学生粗略领会牛顿研究、确立《万有引力定律》的科学推理的思维方法。
苹果在地面上加速下落：（由于受重力的原因）：
月亮绕地球作圆周运动：（由于受地球引力的原因）；
行星绕太阳作圆周运动：（由于受太阳引力的原因），
（牛顿认为）
牛顿将上述各运动联系起来研究后提出：这些力是属于同种性质的力，应遵循同一规律；并进一步指出这种力应存在于宇宙中任何具有质量的物体之间。
3、引入课题。
板书：第二节、万有引力定律
（1）万有引力：宇宙间任何有质量的物体之间的相互作用。（板书）
（2）万有引力定律：宇宙间的一切物体都是相互吸引的。两个物体间的引力大小，跟他们之间质量的乘积成正比，跟它们的距离的平方成反比。（板书）
式中： 为万有引力恒量 ； 为两物体的中心距离。引力是相互的（遵循牛顿第三定律）。
（二）应用（例题及课堂练习）
学生中存在这样的问题：既然宇宙间的一切物体都是相互吸引的，哪为什么物体没有被吸引到一起？（请学生带着这个疑问解题）
例题1、两物体质量都是1kg，两物体相距1m，则两物体间的万有引力是多少？
解：由万有引力定律得：
代入数据得：
通过计算这个力太小，在许多问题的计算中可忽略。
例题2、已知地球质量大约是 ，地球半径为 km，地球表面的重力加速度 。
求：
（1）地球表面一质量为10kg物体受到的万有引力？
（2）地球表面一质量为10kg物体受到的重力？
（3）比较万有引力和重力？
解：（1）由万有引力定律得：
代入数据得：
（2）
（3）比较结果万有引力比重力大。原因是在地球表面上的物体所受万有引力可分解为重力和自转所需的向心力。
（三）课堂练习：
教师请学生作课本中的练习，教师引导学生审题，并提示使用万有引力定律公式解题时，应注意因单位制不同， 值也不同，强调用国际单位制解题。请学生同时到前面，在黑板上分别作1、2、3题。其它学生在座位上逐题解答。此时教师巡回指导学生练习随时注意黑板上演算的情况。
（四）小结：
1、万有引力存在于宇宙中任何物体之间（天体间、地面物体间、微观粒子间）。天体间万有引力很大，为什么？留学生去想（它是支配天体运动的原因）。地面物体间，微观粒子间：万有引力很小，为什么？它不足以影响物体的运动，故常常可忽略不计。
2、应用万有引力定律公式解题， 值选 ，式中所涉其它各量必须取国际单位制。
（五）布置作业（3分钟）：教师可根据学生的情况布置作业。
探究活动
组织学生编写相关小论文，通过对资料的收集，了解万有引力定律的发现过程，了解科学家们对知识的探究精神，下面就是相关的题目。
1、万有引力定律发现的历史过程。
2、第谷在发现万有引力定律上的贡献。
篇7：高中物理万有引力定律教学设计
知识与技能
1、了解万有引力定律得出的思路和过程，知道地球上的重物下落与天体运动的统一性。
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适用范围。
3、会用万有引力定律解决简单的引力计算问题，知道万有引力定律公式中r的物理意义，了解引力常量G的测定在科学历史上的重大意义。
4、了解万有引力定律发现的意义。
过程与方法
1、通过演绎牛顿当年发现万有引力定律的过程，体会在科学规律发现过程中猜想与求证的重要性。
2、体会推导过程中的数量关系。
情感、态度与价值观
1、感受自然界任何物体间引力的关系，从而体会大自然的奥秘。
2、通过演绎牛顿当年发现万有引力定律的过程和卡文迪许测定万有引力常量的实验，让学生体会科学家们勇于探索、永不知足的精神和发现真理的曲折与艰辛。
教学重点、难点
1、万有引力定律的推导过程，既是本节课的重点，又是学生理解的难点。
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。
教学方法
探究、讲授、讨论、练习
教学活动
（一） 引入新课
复习回顾上节课的内容
如果行星的运动轨道是圆，则行星将作匀速圆周运动。根据匀速圆周运动的条件可知，行星必然要受到一个引力。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运动所需的向心力。
学生活动： 推导得
将V=2πr/T代入上式得
利用开普勒第三定律 代入上式
得到：
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，跟行星到太阳的距离的二次方成反比。即：F∝
教师：牛顿根据其第三定律：太阳吸引行星的力与行星吸引太阳的力是同性质的作用力，且大小相等。于是提出大胆的设想：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 （其中G为比例常数）
（二）进行新课
教师：牛顿得到这个规律以后是不是就停止思考了呢？假如你是牛顿，你又会想到什么呢？
学生回答基础上教师总结：
猜想一：既然行星与太阳之间的力遵从这个规律，那么其他天体之间的力是否也遵从这个规律呢？（比如说月球与地球之间）
师生： 因为其他天体的运动规律与之类似，根据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，都满足上面的规律，而且都是同一种性质的力。
教师：但是牛顿的思考还是没有停止。假如你是牛顿，你又会想到什么呢？
学生回答基础上教师总结：
猜想二：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相同的规律？
教师：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规律，即F=G
那么，地球对其周围物体的力是否也满足以上规律呢？即F’=G
此等式是否成立呢？
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， 重力加速度g=9.8
（以上数据在当时都已经能够精确测量）
提问：同学们能否通过提供的数据验证关系式F’=G 是否成立？
学生回答基础上教师总结：
假设此关系式成立，即F’=G
可得： =ma=G
F’=m’g=G
两式相比得： a/g=R2 / r2
但此等式是在以上假设成立的基础上得到的，反过来若能通过其他途径证明此等式成立，也就证明了前面的假设是成立的。代人数据计算：
a/g≈1/3600
R2 / r2≈1/3600
即a/g=R2 / r2 成立，从而证明以上假设是成立的，说明地球与其周围物体之间的力也遵从相同的规律，即F’=G。
这就是牛顿当年所做的著名的“月—地”检验，结果证明他的猜想是正确的。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，遵守同样的规律。
教师：不过牛顿的思考还是没有停止，假如你是牛顿，此时你又会想到什么呢？
学生回答基础上教师总结：
猜想三：自然界中任何两个物体间的作用力是否都遵从相同的规律？
牛顿在研究了这许多不同物体间的作用力都遵循上述引力规律之后。于是他大胆地把这一规律推广到自然界中任意两个物体间，于1687年正式发表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相互吸引的，引力的大小跟这两个物体的质量的乘积成正比，跟它们的距离的二次方成反比。
②公式
如果用m1和m2表示两个物体的质量，用r表示它们的距离，那么万有引力定律可以用下面的公式来表示 （其中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、对于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距离；
b、对均匀的球体，可以看成是质量集中于球心上的质点，这是一种等效的简化处理方法。
教师：牛顿虽然得到了万有引力定律，但并没有很大的实际应用，因为当时他没有办法测定引力常量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实验测定了G的数值。
利用多媒体演示说明卡文迪许的扭秤装置及其原理。
扭秤的主要部分是这样一个T字形轻而结实的框架，把这个T形架倒挂在一根石英丝下。若在T形架的两端施加两个大小相等、方向相反的力，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，如果测出T形架转过的角度，也就可以测出T形架两端所受力的大小。现在在T形架的两端各固定一个小球，再在每个小球的附近各放一个大球，大小两个球间的距离是可以较容易测定的。根据万有引力定律，大球会对小球产生引力，T形架会随之扭转，只要测出其扭转的角度，就可以测出引力的大小。当然由于引力很小，这个扭转的角度会很小。怎样才能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形架一起发生一个很小的转动时，刻度尺上的光斑会发生较大的移动。这样，就起到一个化小为大的效果，通过测定光斑的移动，测定了T形架在放置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。这个数值与近代用更加科学的方法测定的数值是非常接近的。
卡文迪许测定的`G值为6.754×10—11 N·m2/kg2，现在公认的G值为6.67×10—11 N·m2/kg2。由于万有引力恒量的数值非常小，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（可由学生回答：约6.67×10—7N），这么小的力我们是根本感觉不到的。只有质量很大的物体对一般物体的引力我们才能感觉到，如地球对我们的引力大致就是我们的重力，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，又是非常惊人的：如太阳对地球的引力达3.56×1022N。
教师：万有引力定律建立的重要意义
17世纪自然科学最伟大的成果之一，它把地面上的物体运动的规律和天体运动的规律统一了起来，对以后物理学和天文学的发展具有深远的影响，而且它第一次揭示 了自然界中的一种基本相互作用的规律，在人类认识自然的历史上树立了一座里程碑。
篇8：高中物理万有引力定律教学设计
【教材分析】
万有引力定律这一节是本章的重点，是对前两节课内容的延伸，也是下节课教学内容的基础。教材在尊重历史事实的前提下，通过一些逻辑思维的铺垫，通过月—地检验让学生体会万有引力定律的推导过程，亲自证实了天上的力和地上的力遵守相同的规律——万有引力定律。
通过对万有引力定律内容的分析学习，让学生知道万有引力定律的性质和适用条件，重点学会用定律解决相关题型。为下一节打好坚实的基础。
【学情分析】
学生已经学习了与本节内容相关的知识。如牛顿运动定律、圆周运动、开普勒三定律等，理论上已经具备了接受万有引力定律的能力。同时，近几年我国在航天事业上成就突飞猛进，这对学生学习关与宇宙、航天、卫星等相关知识有极大的促进作用。
通过上一节课的探究学习， 学生已经知道了太阳与行星间引力的规律，为本节课打下了基础，同时激发了学生对天体运动知识的学习兴趣，挑起了学生的求知欲望。
【教学目标】
一、知识与技能
1、知道万有引力定律得出的思路和过程，通过月—地检验证明了天上行星之间的引力和地球上物体的重力是同种性质的力。
2、能准确理解万有引力定律并会用万有引力定律公式解决相关问题。
3、了解卡文迪许通过扭称测出了引力常量并明白万有引力常量的意义。
二、过程与方法
1、通过万有引力定律的学习，使学生体会在科学规律发现过程猜想与求证的重要性。
2、通过学习卡文迪许的扭称原理，渗透科学发现与科学实验的方法论教育。
三、情感态度与价值观
1、通过学习牛顿发现万有引力定律的思考过程及证明过程，说明科学研究的长期性，连续性及艰巨性，培养学生持之以恒的精神。同时感受物理严谨有趣的逻辑思维。
2、通过对万有引力定律的学习，感悟自然界的统一、和谐之美。
【教学重点】
1、月—地检验的推导过程。
2、万有引力定律的内容及表达式。
【教学难点】
1、月—地检验的理论推导和检验过程。
2、万有引力定律的应用。
【设计思想】
通过本节课学习，将让学生继续进行“发现之旅”———追寻牛顿的足迹。为此整个教学流程如下：通过回忆行星与太阳间的引力规律对比苹果落地引起猜想———或许这是同一性质的力。再通过教师引导，学生亲自计算通过月—地检验得出结论：行星与太阳间引力和物体重力是同一种性质的力。然后通过合理的、更大胆的猜想总结出万有引力定律。最后通过学习卡文迪许的扭称实验测定引力常量G理解该常量的重大物理意义。
通过苹果落地引起猜想——月—地检验理论推导——卡文迪许的扭称实验检验过程，让学生在学习物理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。同时通过实验对万有引力定律的验证，强调物理实验在学习过程中的重要性。
【教学过程】
新课引入
教师手拿一枚苹果提问：“看到这枚苹果想到了什么？”
学生各抒己见：香、甜、苹果手机等。
教师总结：是的，我和大家的想法是一样的。苹果是水果届之王，不仅在通讯领域地位显赫，在物理学上也有很重要的地位。科学巨人牛顿在他的后花园与一枚苹果的对话揭示了一条伟大的定律。万有引力定律。这条定律是如何总结出？本节课我们一起学习。
首先我们先了解一下本节课标的要求。
①知道地面上物体所受重力与天体间的引力是同一性质的力。
② 理解万有引力定律的含义，会用万有引力定律解决有关实际问题。
③了解引力常量G的测定在科学历史上的重大意义。
带着课标对我们的要求，开始这节课内容的学习。
通过上一节的学习，我们已经知道了太阳与行星间的引力规律，提问：规律是什么？
学生集体答：太阳与行星间的引力与它们质量的乘积成正比，与他们距离的二次方成反比即 F=GMmr2。
这一节我们将继续追寻牛顿的足迹“发现”万有引力定律。
教授新课
一．月—地检验
播放动画，提出问题：
牛顿运用它超凡的数学能力证明了行星与太阳之间的引力关系，那么是什么力使得苹果不能离开地球而总是落回地面呢？地球吸引苹果的力和地球吸引月球的力会不会是同一种力呢？
学生活动一：学生阅读课文39页小组讨论如何从理论上证明地球吸引月球的力与地球吸引苹果的力是同一种性质的力？（已知r月=60R地）
小组讨论，汇报成果：（理论证明）
观点一 假如这两个力是同一种性质的力，那么都应满足太阳与行星间引力关系式 F=GMmr2。为了避免物体质量对力大小的影响，我们可以将同一个苹果放到月球轨道上来 替代月球。这样只需求出两个引力的大小，再比较F月F地=13600即可。
观点二 由 F=GMmr2 结合牛顿第二定律 F=ma=GMmr2 知在计算过程中可以将月球和苹果的质量约掉，只需求出它们的加速度 a=GMr2 。然后比较两个加速度的大小a月a地=13600即可证明它们是同一种性质的力。
教师小结：加速度之比与轨道半径成反比，只需要证明a月a地=R2r2=13600即可证明地球吸引苹果的力与地球吸引月球的力是同种性质的力
在牛顿时代，已经能测出月球到地球的距离， 月球公转周期27.3天，还有地球上物体的加速度即重力加速度g=9.8m/s2同学们能否根据以上数据验证前面的猜想呢？
验证猜想：
学生活动二：请学生们分小组讨论计算验证猜想，然后小组选代表讲述验证过程。
学生上黑板展示计算过程并讲解：
月球绕地球运动可看出圆周运动，月球轨道上的加速度就是向心加速度可以用以下公式求出这个向心加速度再与地球上物体的加速度比之即可验证。
误差允许范围内，证明成功。
结论：地球对月球的引力、地球对地面上物体的引力以及太阳与行星间的引力，确实是同一种性质的力，遵守相同的规律。
【设计思想】让学生自己动手推导，得出结论。用无可辩驳的事实证明猜想的正确性，有更强的说服力。
进一步猜想
顺着这个思路继续想，既然天上的力和人间的力遵守相同的规律，那么是不是任意两个物体之间都存在这样的力呢？
很可能，只是我们身边的物体质量比天体质量小的多，我们感觉不到而已。于是，牛顿大胆把以上规律推广到了宇宙中一切物体之间，就得到了著名的万有引力定律。
二．万有引力定律
1、内容：自然界中任何两个物体之间都存在相互作用的引力，引力的大小跟这两个物体的质量和 的乘积成正比，跟两物体之间的距离的平方成反比。
（学生集体朗读定律内容，并思考定律中反映了哪些相关信息）
2、公式：
（引导学生注意各个符号代表的物理意义）
3、关于r的理解：（学生思考回答）
①只适用于质点间引力的计算，r取两质点间距。
【教师补充】 ②两物体是质量均匀分布的球体时，也可直接用公式计算，r指两球心间距。
③一个物体可看成质点，另一个为质量分布均匀的球体时，r取质点到球心间距。
学生活动三：问题：当两物体间的距离 时，则两物体之间的引力 ，这种观点对么？
学生各抒己见，教师总结回答。
解 ：当两物体间距离 时，物体不能看成质点，公式 已不再适用。
如果两个物体不能看做质点，就不能用这个公式计算，但是物体间的万有引力依然存在的。
4、性质：
（1）．普遍性：万有引力是普遍存在于宇宙中的任何有质量的物体（大到天体小到微观粒子）间的相互吸引力，它是自然界的物体间的基本相互作用之一。
（2）．相互性：两个物体相互作用的引力是一对作用力与反作用力，符合牛顿第三定律。
（3）．宏观性：通常情况下，万有引力非常小，只有在质量巨大的天体间或天体与物体间它的存在才有宏观的物理意义．在微观世界中，粒子的质量都非常小，粒子间的万有引力很不显著，万有引力可以忽略不计。
5、万有引力定律的意义
教师小结
通过这一小节的学习我们知道了万有引力定律是如何从天上降落到了人间。也体会到了物理严谨有趣的逻辑思维。在灿烂的星空下，那些已知或未知的天体都是在万有引力定律的指挥下有条不紊的运行，多么神奇，这也体现了物理的统一、和谐之美。
三、引力常量的测定
牛顿虽然发现了万有引力定律，却没有给出引力常量G的数值。由于一般物体间的引力非常小，用实验测定极其困难。直到一百多年之后，才由英国的物理学家卡文迪许用精巧的扭秤测出。课件展示图片（教材中没有，补充给学生）并介绍构造、实验过程，引导学生一起分析原理。
扭秤的主要部分是：一个T字形轻而结实的框架，倒挂在一根石英丝下。在T形架的两端各固定一个小球，再在每个小球的附近各放一个大球，根据万有引力定律，大球会对小球产生引力，T形架会随之扭转，只要测出其扭转的角度，就可以测出引力的大小。
由于引力很小，这个扭转的角度会很小。怎样才能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形架一起发生一个很小的转动时，刻度尺上的光斑会发生较大的移动。这样，就起到一个化小为大的。
★ 高中物理学史总结
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