2026下半年高中物理教资面试试讲逐字稿《万有引力定律》

尊敬的各位评委老师：

大家好！我是面试高中物理教师的XX号考生。今天我试讲的题目是《万有引力定律》。下面开始我的试讲。

师：上课！同学们好，请坐。

一、历史引入：从苹果到月亮

师：同学们，请看大屏幕上的两幅图片。左边这幅，是苹果从树上落下来；右边这幅，是月球绕着地球运转。

师：看到这两幅图，老师想起牛顿曾经提出的一个经典问题——苹果会落地，那月亮为什么不掉下来呢？

师：这位同学，你来说说你的想法。

师：他说月亮在绕着地球转，有速度，所以不会掉下来。这个想法很有道理！水平方向的速度确实让月亮“往外跑”，但竖直方向呢？月亮为什么不会往下掉？

师：还有同学想补充吗？

师：你来说。

师：他说如果苹果树长得像月亮那么高，苹果是不是还会落地？这个问题问得好！

师：牛顿有一个天才的想法——让苹果落地的力，和让月球绕着地球转的力，很可能是同一种力！这个大胆的统一，最终凝结为万有引力定律。今天，我们就来重走牛顿的发现之路。（板书课题：万有引力定律）

二、理论推演：行星与太阳间的引力

师：我们先来研究行星与太阳之间的引力。为了方便研究，我们做一个简化——假设行星绕太阳做匀速圆周运动。

师：质量为m的行星绕太阳做匀速圆周运动，轨道半径为r，周期为T。它需要的向心力是多大？

师：这位同学，你来说。

师：他说F向 = m·(4π²/T²)·r。完全正确！这是根据匀速圆周运动的向心力公式得来的。

师：那不同行星的周期T不同，它们之间有没有统一的规律呢？

师：你来说。

师：他说可以用开普勒第三定律：r³/T² = k，对同一个中心天体，k是相同的。说得非常好！

师：我们把这个式子变形一下——T² = r³/k。

师：把它代入向心力公式，大家算一算，能得到什么？

师：这位同学，你来说。

师：他说F向 = m·(4π²/(r³/k))·r = 4π²k·m/r²。

师：推导得很准确！行星做匀速圆周运动，所需的向心力由谁提供？

师：对，由太阳对行星的引力提供。所以F引 = F向 = 4π²k·m/r²。

师：也就是说，引力F与行星质量m成正比，与距离r的二次方成反比。

师：那根据牛顿第三定律，行星受太阳的引力，太阳也受行星的引力，大小相等。这说明引力应该与双方的质量都有关。

师：设太阳质量为M，那引力F就应该与M和m的乘积成正比，与r的二次方成反比。写成等式就是——F = G·Mm/r²。

师：这里G是比例系数，当时牛顿还不知道它具体是多少。但这个表达式已经揭示了万有引力的基本规律。

三、月地检验：天上人间同一法

师：这个规律只适用于太阳和行星之间吗？牛顿迈出了更大胆的一步——检验它是否也适用于地球和月球之间。这就是著名的月地检验。

师：我们一起来走一遍这个逻辑链。

师：假设地球对月球的引力，与地球对地面物体的引力，服从同一个规律——F ∝ 1/r²。

师：设地球半径为R，月球轨道半径约为60R。如果引力与距离的平方成反比，那月球处的引力加速度应该是地表重力加速度的多少？

师：这位同学，你来说。

师：他说应该是1/60²。为什么呢？

师：他说因为距离变成了60倍，引力就变成1/60²。完全正确！

师：我们来算一算。地表重力加速度g ≈ 9.8 m/s²。那理论预测月球处的加速度a月{理论} = g/60² ≈ 0.00272 m/s²。

师：这是理论预测值。那我们能不能从实际观测数据来验证呢？

师：月地距离r和月球公转周期T都是可以观测的。月球实际向心加速度a月{实际} = 4π²r/T²。

师：代入数据计算，结果是多少？

师：你说，也是0.00272 m/s²！

师：两个数据完美吻合！这个结果在当时震撼了整个科学界。

师：同学们，这个检验意味着什么？

师：你来说。

师：他说意味着天上和人间统一了！苹果落地、月球绕地、行星绕日，都遵循同一个规律。说得太好了！这就是“天地统一”的伟大思想。

师：于是，万有引力定律正式推广为：自然界中任何两个物体都相互吸引，引力的方向在它们的连线上，引力的大小与物体的质量m₁和m₂的乘积成正比、与它们之间距离r的二次方成反比。

师：公式就是——F = G·m₁m₂/r²。（板书公式）

师：这里要特别注意适用条件：

第一，适用于质点间的相互作用。

第二，适用于均匀球体间，r为两球心之间的距离。

第三，适用于质点与均匀球体间，r为质点到球心的距离。

四、引力常量的测定：卡文迪许的“称量地球”

师：定律有了，但比例系数G还不知道，定律只能算比例，无法定量计算。这个难题困扰了人类一百多年，直到卡文迪许的出现。

师：请看大屏幕上的实验装置示意图。这就是卡文迪许扭秤实验。

师：T形架两端各有一个小铅球，悬挂在石英细丝上。两个大铅球靠近小铅球时，万有引力会使T形架扭转。细丝上的小镜子反射光线，将微小的扭转角放大为光点的明显移动。

师：这个实验的精妙之处在哪里？

师：这位同学，你来说。

师：他说把看不见的引力效果转化为看得见的光点移动。说得非常准确！这就是微小量放大法——通过光学反射，把细丝微小的扭转角度放大为光点的明显移动，让微弱的万有引力变得可观测。

师：卡文迪许通过这个实验，测出了G的大小约为6.67×10⁻¹¹ N·m²/kg²。

师：G是一个普适常量，它的测定使万有引力定律有了真正的应用价值。

师：那G测出来之后，还能做什么呢？

师：你来说。

师：他说可以算出地球的质量！

师：没错！地面物体所受的重力近似等于地球的引力，所以mg = G·M地·m/R²，变形得到M地 = gR²/G。

师：代入数据，就能算出地球的质量。卡文迪许因此成为第一个“称出地球质量”的人。这是多么惊人的科学成就！

五、应用与小结

师：同学们，我们来看一个易错辨析——当两物体距离r趋近于0时，万有引力F会趋近于无穷大吗？

师：这位同学，你来说。

师：他说不会，因为当距离太近时，物体已经不能视为质点了，公式不再适用。辨析得非常准确！所以这个说法是错误的。

师：好，我们来回顾一下今天的学习内容。

师：一条定律——F = G·m₁m₂/r²，具有普适性、相互性、宏观性。

师：一次检验——月地检验，实现了天与地的统一。

师：一个实验——卡文迪许扭秤实验，运用了微小量放大法。

师：一个常量——G = 6.67×10⁻¹¹ N·m²/kg²。

师：同学们，从苹果到月亮，从猜想到验证，从理论到实验，牛顿和他的后继者们用智慧与坚持，揭开了宇宙间最普遍的作用力之谜。希望同学们也能像科学家一样，善于观察、大胆猜想、严谨求证。

师：课后，请大家完成课后练习题，并思考：万有引力定律在我们的生活中还有哪些应用？下节课我们一起来交流。

师：下课！同学们再见。

我的试讲到此结束，感谢各位评委老师的耐心聆听。请问我可以擦掉板书了吗？

超优惠面试资料，添加老师微信！

微信扫描添加老师好友呢