物理新課標(biāo)必修

*了解萬有引力定律得出的思路和過程*理解地面上物體所受重力與天體間的引力是同一性質(zhì)的力**掌握萬有引力定律的適用條件及特點(diǎn)**會(huì)用萬有引力定律解決有關(guān)實(shí)際問題1666年夏末一個(gè)溫暖的傍晚，在英格蘭林肯郡烏爾斯索普，一個(gè)腋下夾著一本書的年輕人走進(jìn)他母親家的花園里，坐在一棵樹下，開始埋頭讀他的書．當(dāng)他翻動(dòng)書頁時(shí)，他頭頂?shù)臉渲χ杏袠訓(xùn)|西晃動(dòng)起來，一只歷史上最著名的蘋果落了下來，打在23歲的伊薩克·牛頓的頭上，恰巧在那天，牛頓正苦苦思索著一個(gè)問題：是什么力量使月球保持在環(huán)繞地球運(yùn)行的軌道上，以及使行星保持在其環(huán)繞太陽運(yùn)行的軌道上？為什么這只打中他腦袋的蘋果會(huì)墜落到地上？(如下圖所示)正是從思考這一問題開始，他找到了這些問題的答案——萬有引力定律．1．假定維持月球繞地球運(yùn)動(dòng)的力與使得蘋果下落的力真的是同一種力，同樣遵從__________的定律，那么，由于月球軌道半徑約為地球半徑的60倍，所以月球軌道上一個(gè)物體受到的引力是在地球上的__________倍．根據(jù)牛頓第二定律，物體在月球軌道上運(yùn)動(dòng)的加速度(月球__________加速度)是它在地面附近下落時(shí)的加速度(________加速度)的____________倍．根據(jù)牛頓時(shí)代測(cè)出的月球公轉(zhuǎn)周期和軌道半徑，檢驗(yàn)的結(jié)果是______________________，與______________________，真的是同一種力．2．自然界中任何兩個(gè)物體都________，引力的大小與____________________________正比，與__________________成反比．其中G叫________，數(shù)值為______________________________，它是英國物理學(xué)家________在實(shí)驗(yàn)室利用扭秤實(shí)驗(yàn)測(cè)得的．3．萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)，是17世紀(jì)自然科學(xué)最偉大的成果之一．它把地面上______________規(guī)律和____________規(guī)律統(tǒng)一了起來，對(duì)以后物理學(xué)和天文學(xué)的發(fā)展具有深遠(yuǎn)的影響．它第一次揭示了____________________規(guī)律，在人類認(rèn)識(shí)自然的歷史上樹立了一座里程碑．(1)牛頓的猜想：地球與太陽之間的吸引力與地球?qū)χ車矬w的引力可能是同一種力，遵循相同的規(guī)律．(2)猜想的依據(jù)：①行星與太陽之間的引力使行星不能飛離太陽，物體與地球之間的引力使物體不能離開地球；②在離地面很高的距離內(nèi)，都不會(huì)發(fā)現(xiàn)重力有明顯的減弱，那么這個(gè)力必定延伸到很遠(yuǎn)的地方．(3)檢驗(yàn)的思想：如果猜想正確，月球在軌道上運(yùn)動(dòng)的向心加速度與地面重力加速度的比值，應(yīng)該等于地球半徑平方與月球軌道半徑平方之比，即1/3600.(4)檢驗(yàn)的結(jié)果：地面物體所受地球的引力，與月球所受地球的引力是同一種力.(1)定律內(nèi)容自然界中任何兩個(gè)物體都是相互吸引的，引力的大小跟這兩個(gè)物體的質(zhì)量的乘積成正比，跟它們的距離的二次方成反比．(3)萬有引力定律適用的條件①嚴(yán)格地說，萬有引力定律只適用于質(zhì)點(diǎn)的相互作用．②兩個(gè)質(zhì)量分布均勻的球體或球殼間的相互作用，也可用萬有引力定律計(jì)算，其中r是兩個(gè)球體或球殼的球心間的距離．③如果兩個(gè)物體間的距離遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于物體本身的大小時(shí)，物體可看成質(zhì)點(diǎn)，公式可近似適用，其中r為兩物體質(zhì)心間的距離．特別統(tǒng)提醒替：(1缺)任何宣物體丘間的盒萬有摘引力駐都是步同種猴性質(zhì)戲的力雅．(2寄)任何撥有質(zhì)畏量的仆物體匙間都因存在乞萬有鋼引力半，一雷般情膨況下組，質(zhì)吳量較擱小的路物體按之間摸萬有閃引力縮慧忽略遮不計(jì)臥，只笑考慮許天體委間或鏟天體寄對(duì)放模入其草中的布物體蓋的萬旺有引屬力．設(shè)想期質(zhì)量讓為m的物裁體放學(xué)到地撤球的躲中心垮，地框球質(zhì)皂量為M，半邊徑為R，則而物體陰與地想球間亦的萬魔有引卷力是()答案查：A(1挺)萬有術(shù)引力膜的普早遍性翠．萬搭有引至力不喜僅存庫在于摟星球兩間，證任何末客觀州存在登的有政質(zhì)量詞的物枕體之輝間都領(lǐng)存在摟著這蘋種相浮互吸擔(dān)引力邪．(2上)萬有鏟引力纖的相友互性完．兩晝個(gè)物扎體相冶互作筐用的駱引力滅是一竊對(duì)作舞用力籃和反喂作用紡力，說它們賴大小拜相等煎，方難向相咬反，頌分別紅作用朋在兩憑個(gè)物矮體上賠．(3其)萬有穴引力別的宏咸觀性釀．在拒通常由情況訴下，兔萬有忘引力蔥非常拼小，蹲只有攏在質(zhì)扭量巨閃大的霸星球肺間或季天體小與天第體附健近的蛛物體票間，凱它的蛋存在尋才有興實(shí)際大的物者理意需義，赤故在幻玉分析智地球丈表面條物體罩受力鞏時(shí)，憶不考顏慮其怨他物確體對(duì)造它的鳴萬有灰引力墳．(4滑)萬有賄引力照的特味殊性戶．兩獻(xiàn)個(gè)物糟體間橡的萬拿有引敬力只救與它將們本助身的殲質(zhì)量昂有關(guān)蘿，與漲它們佩之間辯的距腹離有緣瑞關(guān)．型而與胡所在跨空間駛的性削質(zhì)無擋關(guān)．你能旅立即存回答米出你宮對(duì)地混球的比引力桐是多逮大嗎盟？假哪設(shè)你秋身體睡的質(zhì)姥量是60訴kg控.答案摟：58映8N解析：我對(duì)扯地球慎的引盾力大抵小等醬于我壞的體姻重58協(xié)8N敲.因?yàn)閾企w重砌為mg＝60×9.邀8N＝58局8N，而算我的運(yùn)體重伴即我維所受伯的重辰力，煌近似放等于箏地球迅對(duì)我沈的引橫力，偏又根灘據(jù)牛希頓第勢(shì)三定翁律知帳，地即球?qū)w我的笛引力醒和我察對(duì)地漏球的首引力獻(xiàn)是一毛對(duì)作徐用力事與反吹作用榴力，宵大小近應(yīng)當(dāng)密相等禍，所板以，梨我對(duì)蟲地球罰的引速力等片于我秩的體復(fù)重58飼8N疊.(1塑)1汪78西9年，倡英國教物理把學(xué)家四卡文兵迪許嚴(yán)用“扭秤貼實(shí)驗(yàn)”(如圖杠所示)比較世準(zhǔn)確本地測(cè)摟出了G的數(shù)皺值．(2亂)標(biāo)準(zhǔn)暢值G＝6.能67得25渡9×10－11N·禁m2/k蠅g2，通室常取G＝6.下67×10－11N·愉m2/k袖g2.如圖仿所示擁，一偽位果檢農(nóng)挑翠著兩鵝筐質(zhì)呢量均頁為30顧kg的蘋陰果．簡(jiǎn)設(shè)兩販筐蘋革果質(zhì)智心間黃的距律離為2m，請(qǐng)櫻用萬潑有引打力定栽律計(jì)滲算它喝們之運(yùn)間的帥萬有田引力征．(G取6.芒67×10－11N·鵝m2/k文g2)答案鎖：1.祥5×10－8N物體淚的重愿力并原不等變于萬廟有引壟力，滔但物皺體的逗重力豎和地督球?qū)φ衷撐锍伢w的齡萬有卸引力捏差別閑很小腰，物慌體的年重力禁是地屆球?qū)矬w服的萬刻有引俘力的仙一個(gè)拼分力薦，萬未有引泊力F的另拿一個(gè)筐分力F1是使餃物體碎隨地稈球自提轉(zhuǎn)做優(yōu)勻速舉圓周堤運(yùn)動(dòng)配所需俯的向斷心力該，越管靠近怠赤道(緯度何越低)，如浮圖所松示，慮物體僅繞地返軸隨魂地球請(qǐng)一起相運(yùn)動(dòng)躲的向摔心力F1就越合大，劍重力彩就越水??；俱反之酸，越鍵靠近案地球奇兩極(緯度江越高)，物配體繞散地軸俯隨地其球一奏起運(yùn)之動(dòng)的止向心撐力F1就越懲小，頸重力電就越靜大．型在兩惕極，飼重力延等于葛萬有拆引力晶．A．公嘗式中鄉(xiāng)豐的G是引膛力常揚(yáng)量，疑它是搭由實(shí)演驗(yàn)得燃出的宅，而約不是冷人為成規(guī)定蹦的B．當(dāng)稼兩個(gè)續(xù)物體沿間的欲距離r趨于祖零時(shí)約，萬犬有引搏力趨魄于無跑窮大C．m1和m2所受羊引力嶺大小痛總是吸相等撿的D．兩值個(gè)物覽體間域的引想力總缸是大程小相圣等，風(fēng)方向瘦相反防的，境是一腳對(duì)平應(yīng)衡力解析：引力曲常量G值是戶由英濕國物雁理學(xué)餃家卡阿文迪紛許運(yùn)估用構(gòu)跨思巧投妙的“精密”扭秤塔實(shí)驗(yàn)礎(chǔ)測(cè)定右出來癢的，壁所以女選項(xiàng)A正確氣．兩應(yīng)個(gè)物獨(dú)體之即間的換萬有上引力礦是一奇對(duì)作鞠用力汪與反凍作用址力，遣它們鴉總是促大小暈相等政，方礙向相舌反，肝分別膝作用殲在兩窄個(gè)物斥體上填，所剛以選厚項(xiàng)C正確軌．答案嫂：AC點(diǎn)評(píng)鋪：如果觸對(duì)萬咱有引坡力定洽律只笛適用嫩于質(zhì)遠(yuǎn)點(diǎn)這幫一條悔件缺抱乏深凱刻理刊解(或根族本不積注意陵適用瓜條件)，往隨往不比能認(rèn)苗識(shí)當(dāng)傍兩物極體間撕的距養(yǎng)離r趨于冤零時(shí)妙，這柴兩個(gè)樂物體習(xí)不能枕看做們質(zhì)點(diǎn)得，萬論有引壤力定蠢律不燭適用辨于此遭種情金況，腳就容栽易盲驕目套悔用定摩律錯(cuò)岔選B.答案藍(lán)：C(四川衰西充劈燕中學(xué)08～09學(xué)年婚高一流下學(xué)葡期月跪考)設(shè)想敏人類巾開發(fā)裂月球塊，不壇斷把心月球耕上的納礦藏貨搬運(yùn)仔到地濫球上落，假蓬定經(jīng)扮過長(zhǎng)續(xù)時(shí)間號(hào)開采訓(xùn)后，瞇地球溜仍可肯看作插是均厲勻的避球體奸，月果球仍閉沿開降采前府的圓抗周軌鴿道運(yùn)輪動(dòng)，拴則與瞞開采擋前相雪比()A．地嗽球與塊月球倒間的緩萬有鄭引力價(jià)將變礦大B．地滾球與窗月球禾間的愈萬有巨引力藍(lán)將變享小C．月運(yùn)球繞塞地球甘運(yùn)動(dòng)漫的周落期將棍變大D．月舟球繞迅地球憲運(yùn)動(dòng)絲式的周勵(lì)期將漆變短答案敵：BD解析：在地妥面附催近的聞物體師，所蓬受重必力近攪似等差于物狀體所嶄受到沙的萬算有引屑力．取測(cè)飼試儀恒為研晨究對(duì)受象，像其先葉后受遲力如扭圖(甲)(乙)所示姐，據(jù)槽物體璃的平鬧衡條贏件有FN1＝mg1，g1＝g，一行番星探桑測(cè)器只從所辜探測(cè)勾的行喬星表塔面垂登直升博空，曉探測(cè)柜器的險(xiǎn)質(zhì)量劣是15帆00這kg，發(fā)霞動(dòng)機(jī)尤推力胸為恒侍力，痰升空倡途中辦發(fā)動(dòng)阻機(jī)突澤然關(guān)然閉．叫如圖辨所示添為探飛測(cè)器國速度閘隨時(shí)吵間的難變化眨圖象身，其細(xì)中A點(diǎn)對(duì)歪應(yīng)的狗時(shí)刻tA＝9s，此及行星剃半徑運(yùn)為6×103km，引國力恒星量G＝6.耳67×10－11N·肉m2/k新g2.求：(1使)探測(cè)摩器在旁該行茶星表覺面達(dá)戒到的藥最大偶高度牧；(2節(jié))該行卻星表貢面的沉重力跡加速座度；(3達(dá))發(fā)動(dòng)屈機(jī)的劃推力跡；(4駐)距此哈行星五高h(yuǎn)＝6×103km處的喘重力炊加速濁度．答案看：(1扶)1恢20屋0m(2嶄)6拴.4飛m/柄s2(3煩)2蕩.6×104N(4朱)2賞.4班5m練/s2閱讀璃下列糖材料丟，并酸提出記和解甜決問槳題．據(jù)《科技暗日?qǐng)?bào)》報(bào)道倉：英充國倫刃敦大尾學(xué)科只學(xué)家蓬最新轉(zhuǎn)測(cè)算鏟表明零，被將稱為軋地核較的地挑球最深內(nèi)層回的溫韻度可憤達(dá)55奸00℃，這撈一結(jié)梁果大襪大高瞧出早積先的勵(lì)一些憶估算伐．地球?yàn)E內(nèi)部桐是一喬種層網(wǎng)狀結(jié)損構(gòu)，屬由表連及里凳分別灰劃分烘為地悲殼、橫地幔機(jī)和地貿(mào)核．宮主要漸由鐵述元素時(shí)組成迫的地塵核又榨細(xì)分刺為液書態(tài)外系核和夕固態(tài)待內(nèi)核起，其夕中外賣核距婦地球獅表面育約為29催00謙km，地派核距繳地球際表面要如此閉之深翼，直異接測(cè)菊量其姓溫度枝幾乎忙是不網(wǎng)可能在的，王為此感科學(xué)少家們聾提出何，如棋果能執(zhí)估算貿(mào)出地軟核主劍要成雪分鐵縱元素賽的熔敘點(diǎn)，陵特別驗(yàn)是固捎態(tài)內(nèi)挎核和嫁液態(tài)床外核民交界壟處的休熔融越溫度答，那分么就敵可以粗間接擠得出膝地核興溫度玩的高煩低．地核庸中的豈鐵元謊素處愧于極傲高壓汗力環(huán)恭境中蔥，其焰熔點(diǎn)喉比其價(jià)位于扯地表缸時(shí)的18木00℃要高明出許跡多，醉倫敦亦大學(xué)驚學(xué)院拍的研福究人糟員在圾研究赴中采摘用了飛新的鍛研究槳方法斜，來蓋估算曬巨大敬壓力派下鐵倒的熔陰點(diǎn)的爛變化列情況勤，研哭究人圓員最言終估墓算認(rèn)啄為，膏地核顫的實(shí)宣際溫錄度可織能在55銳00℃.(1捧)至少匹提出肅三個(gè)跡與本育文有意關(guān)的橫物理醫(yī)知識(shí)國或方脆法的甚問題(不必襯回答怪問題虎，提厘問要火簡(jiǎn)單墨明了租，每責(zé)一問株不超摩過15個(gè)字)．①__飼__向__賭__仿__叼__坐__掩__爭(zhēng)__欄__葡__槳__網(wǎng)__曲__問__攝__簡(jiǎn)__倉.②__沾__腥__圾__拋__獸__幅__雷__騙__毛__謎__逐__釘__主__宰__餅__摟__赴.③__稱__開__塞__巷__紛__曉__附__肅__笑__來__役__斗__度__山__寧__兵__衰.④__瓜__捉__墳__甲__抓__角__駁__碗__短__桐__腫__廁__猶__牧__近__導(dǎo)__鍛.(2災(zāi))若地盲核的侵體積些約為電整個(gè)啦地球甜體積論的a%，地帳核質(zhì)玻量約遙為地疑球質(zhì)漿量的b%，經(jīng)艘估算瞇地核謙的平邊均密穴度為__肉__茂__滑__．(可提遣供的快數(shù)據(jù)委還有欲：地探球自弓轉(zhuǎn)角拳速度ω，地飯球自保轉(zhuǎn)周歸期T，地后球半篩徑R，地敬球表用面處主的重霧力加茶速度g，引過力常求量G)答案鐮：(1勝)對(duì)于踐第一各問可鴉提出丘以下石問題懸：①液態(tài)枕外核銀內(nèi)還耗