高中物理萬有引力定律學(xué)案教科版

1、第2節(jié)萬有引力定律導(dǎo)學(xué)目標(biāo)1.能根據(jù)開普勒行星運動定律和牛頓運動定律推導(dǎo)出太陽與行星間的引力表達(dá)式.2.了解萬有引力定律得出的思路和過程.3.理解萬有引力定律的含義.4.知道萬有引力表達(dá)式的適用條件，會用它進行計算.5.知道萬有引力常量是自然界重要的物理常量之一.1 .行星的運動滿足;天體間的引力是相互的，滿足2 .做圓周運動的物體需要有且滿足的供需平衡.3 .行星做圓周運動的向心力由提供.一、萬有引力定律問題情境1 .請同學(xué)們思考后并回答下列問題.由力和運動的關(guān)系知：已知力的作用規(guī)律可推測物體的運動規(guī)律；若已知物體的運動規(guī)律，也可以推測力的作用規(guī)律.(1)探究太陽與行星間的引力屬于哪種情況？

2、(2)行星繞太陽運動的規(guī)律是怎樣的？(3)前面我們學(xué)習(xí)了兩種曲線運動，是哪兩種，如何處理的？(4)若要解決橢圓軌道的運動，根據(jù)現(xiàn)在的知識水平，可作如何簡化？2 .思考下列問題后與同學(xué)們討論并回答.(1)根據(jù)開普勒行星運動第一、第二定律，在行星軌道為圓的簡化模型下，行星做何種運動？(2)做勻速圓周運動的物體必定有力提供向心力，行星的運動是由什么力提供的向心力？V24H2(3)向心力公式有多個，如m-、幻、吟r,我們應(yīng)選擇哪個公式推導(dǎo)出太陽對行星rT的引力？(4)不同行星的公轉(zhuǎn)周期T是不同的，F(xiàn)跟r關(guān)系式中不應(yīng)出現(xiàn)周期T,我們可運用什么知識把T消去？3.完成下面對太陽與行星間引力規(guī)律的推導(dǎo)過程，引

3、力公式F=GY的得出，概括起來r導(dǎo)出過程如圖所示：簡化處理:按引力提供向心 力F二牛頓第三定律得出行T星對太陽引力F 8 T綜合整理FS寫成等式“”處理要點提煉1 .內(nèi)容：任何兩個物體之間都存在相互作用的引力，引力的大小與這兩個物體的質(zhì)量的乘積成一、與這兩個物體之間的距離的平方成.2 .公式：尸=辱，式中皿、n是兩物體質(zhì)量，r為二者之間的距離，G為,Gr值為6.67X10“Nm7kg3.3 .萬有引力的特性(1)普遍性：萬有引力存在于宇宙中任何有質(zhì)量的物體之間(天體間、地面物體間、微觀粒子間).(2)相互性：兩個物體間相互作用的引力是一對作用力和反作用力，符合(3)宏觀性：天體間萬有引力很大，

4、它是支配天體運動的原因.地面物體間、微觀粒子間的萬有引力很小，不足以影響物體的運動，故常忽略不計.4 .萬有引力公式的適用條件(1)萬有引力定律中的距離r,其含義是兩個質(zhì)點間的距離，如果兩個物體相距很遠(yuǎn)，則物體一般可以視為質(zhì)點，公式成立.(2)如果是形狀規(guī)則的均勻物體，且相距較近，則應(yīng)把r理解為它們的幾何中心的距離,也可直接用萬有引力定律表達(dá)式計算.例如：物體是兩個均勻球體，r就是兩個球心間的距離：一個均勻球體對球外一個質(zhì)點的引力，也可以用同樣的公式計算，而r是球心到質(zhì)點的距離.例1 對于萬有引力定律表達(dá)式F=G,以下r說法正確的是（）A.公式中的G為比例常數(shù)，無單位B. mi與叱之間的萬有引

5、力的大小與施力物體的質(zhì)量成正比，與物體間距離的平方成反比C. uh與亞之間的萬有引力總是大小相等，與兩物體質(zhì)量是否相等無關(guān)D. uh與叱之間的萬有引力總是大小相等、方向相反，是一對平衡力2 設(shè)想把質(zhì)量為m的物體放在地球的球心上，地球質(zhì)量為北半徑為R,則物體與地球間的萬有引力是（）A.零B.無窮大C.G患D.無法確定把火星和地球繞太陽運行的軌道視為圓周.由火星和地球繞太陽運動的周期之比可求得（）A.火星和地球的質(zhì)量之比B.火星和太陽的質(zhì)量之比C.火星和地球到太陽的距離之比D.火星和地球繞太陽運行速度大小之比二、引力常量要點提煉1 .卡文迪許巧妙地利用扭秤裝置測得了G值，G=6.67X10“N-m

6、Vkg；此引力常量是一個普遍適用的常量.2 .卡文迪許實驗不僅驗證了萬有引力定律的正確性，同時，使得萬有引力定律公式賦予了實際意義.3 .引力常量的物理意義是：兩個質(zhì)量為1kg的物體相距1m時相互作用的萬有引力為6.67X10-11N.由此可知，一般物體間的萬有引力非常小，我們無法感覺到.即學(xué)即用兩個質(zhì)量均為5kg且質(zhì)量分布均勻的鉛球，當(dāng)球心相距1m時它們之間的萬有引力為多大？牛頓的思考與推論與引力有關(guān)太陽與行星間引力規(guī)律的推導(dǎo),現(xiàn)象的思考j引力大小:二。學(xué)r引力方向:沿太陽與行星二者連線萬有引內(nèi)容力定律萬有引力定律mm（表達(dá)式:F二C華r測定人:英國物理學(xué)家卡文迪許大小:C=6.67X10-

7、Nm2/kg2第2節(jié)萬有引力定律課前準(zhǔn)備區(qū)1 .開普勒三定律牛頓第三定律2 .向心力向心力3 .太陽對行星的引力課堂活動區(qū)核心知識探究問題情境1. (1)屬于已知運動求力的情況.(2)由開普勒行星運動定律，所有行星闈繞太陽運動的軌道都是橢圓，它與太陽的連線3r在相等的時間內(nèi)掃過的面積相等，且滿足亍=憶(3)平拋運動、圓周運動.平拋運動可分解為兩個方向上的直線運動，圓周運動可分解為沿半徑方向和沿切線方向上的運動.(4)簡化成圓周運動.2. (1)既然把橢圓軌道簡化為圓軌道，由第二定律：行星與太陽的連線在相等的時間內(nèi)掃過相等的而積，可知：行星做勻速圓周運動.(2)猜想：太陽對行星有引力，并且此引力

8、等于行星做圓周運動所需要的向心力.4n3(3)選擇r,因為在日常生活中，行星繞太陽運動的線速度外角速度3不易觀測,但周期T比較容易觀測出來.(4)由開普勒第三定律可知，*=k,并且k是由中心天體決定的.因此可對此式變形為。r3r=k-要點提煉1 .正比反比2 .引力常量3 .(2)牛頓第三定律例1.C萬有引力公式中的G為引力常量，不但有大小而且有單位，單位是Nm/kg故A錯；兩物體間的萬有引力大小與兩物體質(zhì)量的乘積成正比，與二者距離的二次方成反比，而且它們間的萬有引力是一對作用力與反作用力，總是大小相等、方向相反，故B、D錯，C正確.【例2.A本題主要考查對公式F=G法的應(yīng)用及其適用條件，此時兩球心重合，公式不再適ft用.如圖所示，在地球直徑上取與球心等距的A、B兩相同的質(zhì)點，則兩質(zhì)點對球心處m的萬有引力大小相等、方向相反.以此類推，可得球心處m受到的萬有引力的