【万有引力定律及其引力常量的测定】第六章 万有引力定律(三、引力常量的测定)
【jiaoan.jxxyjl.com--高一物理教案】
教学目标:
1.了解卡文迪许实验装置及其原理。
2.知道引力常量的意义及其数值。
3.加深对万有引力定律的理解。
教学重点:引力常量的测定及重要意义。
教学难点:卡文迪许用扭秤测量引力常量的原理。
教学方法:引导式
教学过程:
一 引入新课
牛顿虽然发现了万有引力定律,由于当时实验条件和技术的限制,没能给出准确的引力常量。显然,如不能定量地算出两物体间的万有引力的大小,万有引力定律就没有什么实际意义。直到1789年,英国物理学家卡文迪许巧妙地利用了扭秤装置,第一次在实验室里比较准确地测出引力常量。这节课我们就来学习他如何利用扭秤测出非常小的万有引力的。
二 新课教学
(一) 引力常量g的测定
1.卡文迪许扭秤装置
将课本p106图6-2制成幻灯片或课件以辅助讲解。
2.扭秤实验的原理两次放大及等效的思想。
扭秤装置把微小力转变成力矩来反映(一次放大),
扭转角度通过光标的移动来反映(二次放大),从而确定物体间的万有引力。
t形架在两端质量为m的两个小球受到质量为m’的两大球的引力作用下发生扭转,引力的力矩为fl。同时,金属丝发生扭转而产生一个相反的力矩,当这两个力的力矩相等时,t形架处于平衡状态,此时,金属丝扭转的角度可根据小镜从上的反射光在刻度尺上移动的距离求出,由平衡方程:
l为两小球的距离,k为扭转系数可测出,r为小球与大球的距离。
3.g的值
卡文迪许利用扭秤多次进行测量,得出引力常量,与现在公认的值非常接近。
(二) 测定引力常量的重要意义
1.证明了万有引力的存在的普遍性。
2.使得万有引力定律有了真正的实用价值,可测定远离地球的天体的质量、密度等。
3.扭秤实验巧妙地利用等效法合理地将微小量进行放大,开创了测量弱力的新时代。
三 例题分析
例1.既然两个物体间都存在引力,为什么当两个人接近时他们不吸在一起?
解:由于人的质量相对于地球质量非常小,因此两人靠近时,尽管距离不大,但他们之间的引力比他们各自与地球的引力要小得多得多,不足以克服人与地面间的摩擦阻力,因而不能吸在一起。
例2.已知地球的半径,地面重力加速度,求地球的平均密度。
解:设在地球表面上有一质量为m的物体,
则,
得,
而,
代入数据得
四 布置作业
阅读材料
第一个现代物理实验室
19世纪末叶,物理学进入了一个新发展时期,推动物理学发展的物理实验,同时从经典物理学发展时期以个人为主辅以简单仪器进行研究的形式,发展到近代物理学研究中集体分工合作并配备高级精密仪器的形式。这种发展,导致现代物理实验室的出现。
最早的现代物理实验室是英国的卡文迪许实验室。不少人以为这个实验室是著名的英国科学家、引力常数的测定者、确定水的组成并发现氢气的亨利·卡文迪许建造的,其实不是这么回事。当卡文迪许实验室建成时,亨利·卡文迪许离开人间已有半个多世纪了。卡文迪许实验室是在英国公爵德冯夏尔·卡文迪尔的资助下建成的。这位同姓的公爵是亨利· 卡文迪许的亲戚。
卡文迪许实验室于1872年破土动工,两年后就在剑桥自由学校巷里建成。说也奇怪,这个物理实验室竟是在一位著名的理论物理学家──麦克斯韦的领导下筹建的,他还是它的第一任主任。为了给实验室增添仪器,麦克斯韦拿出了自己不多的积蓄。12
卡文迪许实验室它不仅出成果,而且出人才。许多有成就的物理学家都曾在这里受到过现代物理学的熏陶。领导卡文迪许实验室的都是成就辉煌、赫赫有名的现代物理学大师。继麦克斯韦之后,任卡文迪许实验室主任的有:现代声学和光学的奠基人瑞利,电子的发展者j·j·汤姆逊(他在28岁时就当上了主任),现代原子核物理学之父卢瑟福,以科学研究组织工作见长的w·l·布拉格,现代固体物理的先驱莫特。除麦克斯韦之外,都是诺贝尔奖金获得者。
12-
探究弹性势能的表达式教学视频|“探究弹性势能的表达式”教学设计详细阅读
【教学目标】 一、知识与技能 1.理解弹性势能的概念和物理意义。 2.学习计算变力做功的思想方法。 3.理解弹力的功与弹性势能变化的关系。 4.知道弹性势能具有相对性。 二、过程与方法 1.仿照重力势能表达式的得出方法探究弹性势能表达式,让学生体会物理学中这种类比迁移的研究方法。...
-
【追寻守恒量能量教案】5.1追寻守恒量教案详细阅读
一、学习任务分析1.教材的地位和作用在物理学中,能量并不是由功定义的。能量的概念是在人类追寻“运动中的守恒量是什么”的过程中发展起来的。能量概念之所以重要,就是因为它是一个守恒量。守恒关系是自然中十分重要的关系,从中学开始加强学生对守恒关系的认识是有益的,因为它是极为重要的研究方向。根据这种认识,所...
-
向心力向心加速度公式|向心力、向心加速度详细阅读
教学目标: 一、知识目标: 1、理解向心加速度和向心力的概念 2、知道匀速圆周运动中产生向心加速度的原因。 3、掌握向心力与向心加速度之间的关系。 二、能力目标: 1、学会用运动和力的关系分析分题 2、理解向心力和向心加速度公式的确切含义,并能用来进行计算。...
-
[牛顿第三定律 教案]牛顿第三定律的教案示例详细阅读
一、教学目标1.在物理知识方面理解作用力和反作用力的关系,掌握牛顿第三定律的内容.2.牛顿第三定律是通过实验得到的,在这一节课中要充分让学生体会到这一点.通过本节课的教学,要让学生在学习物理知识的同时,学会物理学研究现象、总结规律的方法.二、重点、难点分析1.本节教学的重点是认识并理解作用力和反作用...
-
曲线运动知识点总结|《曲线运动》详细阅读
一、设计思想 在旧教材中,《曲线运动》关于曲线运动的速度方向的教学,通常通过演示圆周运动的小球离心现象,演示砂轮火星痕迹实验,采取告知的方式,让学生知道曲线运动的速度方向为该位置的切线方向,由于轨迹是瞬间性,实验有效性差。在新教材中,通过曲线轨道实验演示曲线运动的方向,再告知速度方向是曲线的切...
-
实验验证机械能守恒定律教案_5.9实验:验证机械能守恒定律(新课标)详细阅读
高中物理课堂教学教案 年 月 日 课 题 §5 9 实验:验证机械能守恒定律 课 型 新授课(2课时) 教 学 目 标 知识与技能 1.会用打点计时器打下的纸带计算物体运动的速度. 2.掌握验证机械能守恒定律的实验原理. 过程与方法 通过...
-
1.6电势差与电场强度的关系教学设计|§1.6电势差与电场强度的关系详细阅读
§1 6 电势差与电场强度的关系 第11课时教学目的:1、理解匀强电场中电势差与电场强度的关系u=ed,并且能够推导出这个关系式。2、会用关系式u=ed进行有关的计算。3、理解电势与场强无直接的关系。过程与方法:通过推导电场强度与电势差的关系,使学生的分析能力和推理能力得到进一步培养情感态度与价值...
-
【atp教学设计新课标】5.2功教学设计(新课标)详细阅读
教具:带有牵引细线的滑块(或小车)。(一)引入新课 功这个词我们并不陌生,初中物理中学习过功的一些初步知识,今天我们又来学习功的有关知识,绝不是简单地重复,而是要使我们对功的认识再提高一步。(二)教学过程设计 1、功的概念 先请同学回顾一下初中学过的与功的概念密切相关的如下两个问题:什么叫做功...
-
[法拉第电磁感应定律教学设计表格式]“法拉第电磁感应定律”教学设计详细阅读
“法拉第电磁感应定律”--内蒙古呼和浩特市第十四中学 王文梅【教学目的】1.理解电磁感应现象中感应电动势的存在;2.通过对实验现象的观察,分析、概括与感应电动势的大小有关的因素,从而掌握法拉第电磁感应定律,并使学生体会在发现和认识物理规律中物理实验的重要作用,培养学生的实验操作能力;3.通过本节课的...
-
[牛顿第二定律第三定律]第三课时牛顿第二定律详细阅读
教学目标: 一、知识目标 1.理解加速度与力和质量的关系; 2.理解牛顿第二定律的内容,知道定律的确切含义; 3.知道得到牛顿第二定律的实验过程。 二、能力目标 培养学生的实验能力、分析能力和解决问题的能力。 三、德育目标 使学生知道物理中的一种研究问...