第六章万有弓I力定律（三、弓I力常量的测定）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pl06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nf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：1为两小球的距离，k为扭转系数可测岀，t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己知地球的半径，地面重力加速度，求地球的平均密度。解：设在地球表而上有一质量为m的物体,贝！I,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。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R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木pl06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nf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：1为两小球的距离，k为扭转系数可测出，t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，不足以克服人与地而间的摩擦阻力，因而不能吸在一起。例2己知地球的半径，地面重力加速度，求地球的平均密度。解：设在地球表而上有一质量为m的物体，贝！I,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己有半个多世纪了。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。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木pl06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：1为两小球的距离，k为扭转系数可测岀，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，得岀引力常量，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，不足以克服人与地而间的摩擦阻力，因而不能吸在一起。例2己知地球的半径，地面重力加速度，求地球的平均密度。解：设在地球表而上有一质量为m的物体，贝！I,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己有半个多世纪了。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。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木pl06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：1为两小球的距离，k为扭转系数可测岀，t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