第2節(jié) 萬有引力定律

第2節(jié)萬有引力定律核心素養(yǎng)導(dǎo)學(xué)物理觀念(1)知道萬有引力定律的內(nèi)容、表達(dá)式和適用范圍。(2)知道萬有引力定律公式中r的物理意義，了解引力常量G?？茖W(xué)思維(1)理解萬有引力定律的推導(dǎo)過程。(2)會(huì)用萬有引力定律解決簡單的引力計(jì)算問題?？茖W(xué)態(tài)度與責(zé)任(1)通過萬有引力定律的推導(dǎo)過程，認(rèn)識(shí)在科學(xué)規(guī)律發(fā)現(xiàn)過程中大膽猜想與嚴(yán)格求證的重要性。(2)知道萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)使地球上的重物下落與天體運(yùn)動(dòng)完成了人類認(rèn)識(shí)上的統(tǒng)一。(3)知道引力常量G的測(cè)定在科學(xué)史上的重大意義。

勻速圓周運(yùn)動(dòng)吸引連線乘積二次方引力常量N·m2/kg2卡文迪什1．行星繞太陽運(yùn)行的軌道是橢圓軌道，但大多數(shù)行星的運(yùn)行軌道十分接近如圖所示的圓軌道，請(qǐng)對(duì)以下結(jié)論作出判斷：(1)太陽對(duì)行星的引力與行星的質(zhì)量成正比。

()(2)行星對(duì)太陽的引力與行星與太陽間的距離成反比。

()(3)太陽對(duì)行星的引力方向沿行星與太陽中心連線且指向太陽。

()(4)地面上兩個(gè)物體之間由于距離較小，兩物體間的萬有引力一般不能忽略。()(5)月球繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力是由地球?qū)υ虑虻囊μ峁┑摹?/p>

()√×√×√2．如圖所示，圖甲為兩個(gè)靠近的人，圖乙為行星圍著太陽運(yùn)行，圖丙為我國的第一顆人造衛(wèi)星“東方紅一號(hào)”圍繞地球運(yùn)行；他們都是有質(zhì)量的。請(qǐng)思考下列問題：(1)任意兩個(gè)物體之間都存在萬有引力嗎？(2)為什么通常兩個(gè)人之間感受不到萬有引力？而太陽對(duì)行星(地球?qū)θ嗽煨l(wèi)星)的引力可以使行星(人造衛(wèi)星)圍繞太陽(地球)運(yùn)轉(zhuǎn)？(3)地球?qū)θ说娜f有引力與人對(duì)地球的萬有引力大小相等嗎？提示：(1)任意兩個(gè)物體間都存在著萬有引力。(2)由于人的質(zhì)量很小，兩個(gè)人之間的萬有引力很小，一般感受不到；但天體質(zhì)量很大，天體間的引力很大，對(duì)天體的運(yùn)動(dòng)起決定作用。(3)相等。它們是一對(duì)相互作用力。新知學(xué)習(xí)(一)|對(duì)萬有引力定律的理解[任務(wù)驅(qū)動(dòng)]“月—地檢驗(yàn)”結(jié)果表明，地面物體所受地球的引力、月球所受地球的引力，與太陽、行星間的引力遵從相同的規(guī)律。一切物體都存在這樣的引力，為什么我們感覺不到周圍物體的引力呢？(1)如圖所示，假如你與同桌的質(zhì)量均為60kg，相距0.5m，粗略計(jì)算你與同桌間的引力(已知G＝6.67×10－11N·m2/kg2)。(2)一粒芝麻的質(zhì)量大約是0.004g，其重力約為4×10－5N，是你和你同桌之間引力的多少倍？(3)在對(duì)一個(gè)人受力分析時(shí)需要分析兩個(gè)人之間的引力嗎？答案：AD

2．在探測(cè)器“奔向”月球的過程中，用h表示探測(cè)器與地球表面的距離，F(xiàn)表示它所受的地球引力，能夠描述F隨h變化關(guān)系的圖像是

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)答案：D

答案：B[答案]

B[針對(duì)訓(xùn)練]1．從“玉兔”登月到“祝融”探火，我國星際探測(cè)事業(yè)實(shí)現(xiàn)了由地月系到行星際的跨越。已知火星質(zhì)量

約為月球的9倍，半徑約為月球的2倍，“祝融”火星車的質(zhì)量約為“玉兔”月球車的2倍。在著陸前，“祝融”和“玉兔”都會(huì)經(jīng)歷一個(gè)由著陸平臺(tái)支撐的懸停過程，如圖。懸停時(shí)，“祝融”與“玉兔”所受著陸平臺(tái)的作用力大小之比為

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)A．9∶1 B．9∶2C．36∶1 D．72∶1答案：B答案：AC一、好素材分享——看其他教材如何落實(shí)核心素養(yǎng)

物理觀念——牛頓哲學(xué)探索自然的推理法則1.(選自粵教版新教材“實(shí)踐與拓展”)牛頓在其著作《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》中，提出了哲學(xué)探索自然的四條推理法則，如圖所示。請(qǐng)搜索相關(guān)資料，結(jié)合具體的案例談?wù)勥@些法則在科學(xué)探究中的應(yīng)用。法則1：尋求自然事物的原因，不得超出真實(shí)和足以解釋其現(xiàn)象者。法則2：對(duì)于相同的自然現(xiàn)象，必須盡可能地尋求相同的原因。法則3：物體的特性，若其程度既不能增加也不能減少，且在實(shí)驗(yàn)所及范圍內(nèi)為所有物體所共有，則應(yīng)視為一切物體的普遍屬性。法則4：在實(shí)驗(yàn)哲學(xué)中，我們必須將由現(xiàn)象所歸納出的命題視為完全正確的或基本正確的，而不管想象所可能得到的與之相反的種種假說，直至出現(xiàn)了其他的或可排除這些命題，或可使之變得更加精確的現(xiàn)象。

科學(xué)思維——萬有引力定律的應(yīng)用2．(選自教科版新教材“自我評(píng)價(jià)”)地球質(zhì)量約為月球質(zhì)量的81倍，一飛行器位于地球與月球之間，當(dāng)它受到地球和月球的引力的合力為零時(shí)，飛行器到地心的距離與到月心的距離之比為多少？答案：9∶12．(2022·全國乙卷)2022年3月，中國航天員翟志剛、王亞平、葉光富在離地球表面約400km的“天宮二號(hào)”空間站上通過天地連線，為同學(xué)們上了一堂精彩的科學(xué)課。通過直播畫面可以看到，在近地圓軌道上飛行的“天宮二號(hào)”中，航天員可以自由地漂浮，這表明他們

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)A．所受地球引力的大小近似為零B．所受地球引力與飛船對(duì)其作用力兩者的合力近似為零C．所受地球引力的大小與其隨飛船運(yùn)動(dòng)所需向心力的大小近似相等D．在地球表面上所受引力的大小小于其隨飛船運(yùn)動(dòng)所需向心力的大小答案：C微專題整合——“填補(bǔ)法”計(jì)算物體間的萬有引力對(duì)于質(zhì)量分布均勻的不完整的球形物體間的萬有引力，無法直接應(yīng)用萬有引力公式求得，解決該類問題常用“填補(bǔ)法”。所謂“填補(bǔ)法”，即對(duì)本來是非對(duì)稱的物體，通過“填補(bǔ)”后構(gòu)成對(duì)稱物體，然后再利用對(duì)稱物體所滿足的物理規(guī)律進(jìn)行求解的方法。常見的類型是把非對(duì)稱物體(挖空部分為球體)補(bǔ)成球體，即先把挖去的部分“填補(bǔ)”上，使其成為半徑為R的完整球體，再根據(jù)萬有引力公式，分別計(jì)算出半徑為R的球體和“填補(bǔ)”上的球體對(duì)物體的萬有引力，最后兩引力相減即可得到答案。[典例]一個(gè)質(zhì)量為M的勻質(zhì)實(shí)心球，半徑為R。如果從球上挖去一個(gè)直徑為R的球，放在與被挖球相距為d的地方，求下列兩種情況下，兩球之間的萬有引力分別是多大，并指出在什么條件下，以下兩種情況計(jì)算結(jié)果相同。(1)如圖甲所示，從球的正中心挖去；(2)如圖乙所示，從與球面相切處挖去。[解題指導(dǎo)]當(dāng)從球M的正中心挖去一個(gè)直徑為R的球m時(shí)，剩余部分M′仍關(guān)于球心對(duì)稱，且質(zhì)量均勻分布，所以剩余部分M′與挖出的