万有引力定律一、教学目标: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
二、重点难点:1.对万有引力定律及适用条件的正确认识
2.掌握并能应用万有引力定律
三、教学方法:讲授法、引导探索法四、教学过程:(一)引入新课 上节课讲述了开普勒定律是描述天体运动的基本规律,回答了行星怎样运动的问题,行星为什么这样运动是这节课要研究的问题
(二)进行新课1.对行星运动的动力学原因的认识对于行星运动的动力学原因的解释,人们也进行了长期的探索
科学家们面对实践中发现的问题,进行了大胆的猜想和假设
(1)天体引力的假设:伽利略:一切物体都有合并的趋势,这种趋势导致天体作圆周运动
开普勒、吉尔伯特:行星是依靠从太阳发出的磁力运行的,这是早期的引力思想
笛卡尔:“旋涡”假设,宇宙空间存在一种不可见流质“以太”,形成旋涡,带动行星运动
牛顿:“月-地”检验的思想实验,推测地球对月球的引力与地球对物体的重力是同样性质的力
(2)平方反比假设:布里阿德(法):首次提出了引力大小与距离平方成反比的假设
哈雷、胡克:利用向心力公式和开普勒定律按照圆轨道推出行力与太阳之间的距离平方成反比
牛顿:成功地运用了质点模型,证明了如果太阳与行星之间的引力与距离平方成反比,则行星的轨道是椭圆
并阐述了普遍意义上的万有引力定律
2.万有引力定律(1)定律的推导两次简化:①行星运动的椭圆轨道简化成圆形轨道
用心 爱心 专心 ② 把天体看成质点
设行星的质量为 m,与太阳的距离为 r,运行的速度为 v,周期为 T,太阳对行星的引力 F 提供行星做匀速圆周运动的向心力
又 ∴由开普勒第三定律:则引力 F 与行星的质量成正比,与行星到太阳的距离成反比
根据牛顿第三定律,行星吸引太阳的引力与太阳吸引行星的力大小相等,那么这个引力也应与太阳的质量成正比
则G 是一个常量,对任何行星都是相同