新教材同步系列2024春高中物理第三章萬有引力定律第二節(jié)認(rèn)識萬有引力定律課件粵教版必修第二冊

第三章萬有引力定律第二節(jié)認(rèn)識萬有引力定律學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)法指導(dǎo)1．知道萬有引力定律的內(nèi)容、公式和適用條件2．知道引力常量的數(shù)值、單位3．會應(yīng)用萬有引力定律計算物體間的引力4．知道萬有引力常量的測定方法及相關(guān)人物1．利用開普勒定律和向心力公式推導(dǎo)太陽對行星的引力2．通過對地球、月球、太陽運動規(guī)律的分析，驗證引力的“平方反比”規(guī)律，掌握萬有引力定律的應(yīng)用3．學(xué)習(xí)引力常量的測量，體會卡文迪許實驗方案設(shè)計的巧妙之處，認(rèn)識科學(xué)實驗在科學(xué)發(fā)展過程中的重要作用知識導(dǎo)圖課前·自主預(yù)習(xí)1．行星繞太陽的運動可以看作____________，向心力F＝____．2．測得行星公轉(zhuǎn)周期T，則行星繞太陽運動勻速圓周運動判斷對錯(1)牛頓認(rèn)為以任何方式改變速度都需要力．

(

)(2)太陽對地球的引力不斷改變地球的運動方向，使得地球繞太陽運行．

(

)(3)兩物體間萬有引力的方向在它們的連線上．

(

)(4)兩物體間的萬有引力不符合牛頓第三定律．

(

)【答案】(1)√

(2)√

(3)√

(4)×1．含義：自然界中________________都相互吸引，引力的方向在______________上，引力的大小與物體的質(zhì)量m1和m2的________成正比，與它們之間距離r的__________成反比．2．公式：F＝____________．3．引力常量G：1789年，英國物理學(xué)家______________________在實驗室利用扭秤裝置較準(zhǔn)確地得出了G的數(shù)值．G＝_________．萬有引力定律任何兩個物體它們的連線乘積二次方卡文迪許6.67×10-11N·m2/kg2【答案】C課堂·重難探究1．兩個理想化模型(1)將行星繞太陽的橢圓運動看成勻速圓周運動．(2)將天體看成質(zhì)點，且質(zhì)量集中在球心上．2．理論依據(jù)(1)牛頓第二定律：太陽對行星的引力提供行星做圓周運動的向心力．(2)牛頓第三定律：太陽對行星的引力等于行星對太陽的引力．行星繞日運動原因的探索【答案】BD

【解析】F′和F大小相等、方向相反，是作用力和反作用力，太陽對行星的引力提供行星繞太陽做圓周運動的向心力，故B、D正確．變式1太陽對行星的引力提供了行星繞太陽做圓周運動的向心力，這個向心力大小

(

)A．與行星到太陽的距離成正比B．與行星到太陽的距離成反比C．與行星到太陽的距離的平方成反比D．只與太陽質(zhì)量成正比，與行星質(zhì)量無關(guān)【答案】C

【解析】行星圍繞太陽做勻速圓周運動，太陽對行星的引力提供向心力，與太陽和行星質(zhì)量的乘積成正比，與行星到太陽的距離的平方成反比，故A、B、D錯誤，C正確．萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)例2關(guān)于地球與月球間的作用力，下列說法正確的是

(

)A．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性質(zhì)的力B．地面物體所受地球的引力與月球所受地球的引力不是同一種性質(zhì)的力C．地面物體所受地球的引力只與物體的質(zhì)量有關(guān)，即G＝mgD．月球所受地球的引力只與月球質(zhì)量有關(guān)【答案】A

【解析】地面上的物體所受地球的引力和月球所受地球的引力是同一種性質(zhì)的力．變式2

(2023年廣州廣雅中學(xué)期中)牛頓發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律一百多年后，英國物理學(xué)家卡文迪許在實驗室里通過測量幾個鉛球之間的引力，從而測出了引力常量G．(1)如圖所示，為卡文迪許的實驗示意圖，他巧妙地利用了________裝置；(2)卡文迪許測量引力常量的基礎(chǔ)原理式為G＝__________．1．萬有引力定律適用于兩個質(zhì)點間的相互作用．2．兩個質(zhì)量分布均勻的球體，距離r為兩球體球心間的距離．3．一個均勻球體與球外一個質(zhì)點間的相互作用適用于該定律，其中r為球心到質(zhì)點間的距離．萬有引力定律的適用條件A．公式中G是引力常數(shù)，它是由實驗得出的，而不是人為規(guī)定的B．當(dāng)兩個物體間的距離r趨于零時，萬有引力趨于無窮大C．m1和m2所受引力大小總是相等的D．兩個物體間的引力總是大小相等、方向相反，是一對平衡力【答案】AC

【解析】引力常數(shù)G是英國物理學(xué)家卡文迪許用扭秤實驗測定的，故A正確；若兩個物體間的距離r趨于零，兩個物體不能被看成質(zhì)點，其萬有引力不能由公式直接求解，故B錯誤；兩個物體間的萬有引力是一對作用力與反作用力，它們總是大小相等，方向相反，作用在兩個物體上，故C正確，D錯誤．變式3

“長征五號B遙二”運載火箭搭載空間站——“天和”核心艙，在海南文昌航天發(fā)射場發(fā)射升空．若“天和”核心艙的質(zhì)量為m、離地球表面的高度為h，地球質(zhì)量為M、半徑為R，G為引力常量，則地球?qū)Α疤旌汀焙诵呐摰娜f有引力大小為(

)【答案】D

核心素養(yǎng)應(yīng)用科學(xué)思維——“填補(bǔ)法”求解萬有引力計算一些不完整球形物體(含球穴)間的萬有引力，常采用“填補(bǔ)法”．對本來是非對稱的物體，通過填補(bǔ)后構(gòu)成對稱物體，然后再利用對稱物體所滿足的物理規(guī)律進(jìn)行求解的方法稱為“填補(bǔ)法”．此類問題的解決方法是先把從均勻球體上挖去的部分補(bǔ)上，然后計算完整球體所受的萬有引力，再計算補(bǔ)上部分所受萬有引力，兩者之差即所求球體剩余部分所受的萬有引力．小練·隨堂鞏固1．物理學(xué)領(lǐng)域中具有普適性的一些常量，對物理學(xué)的發(fā)展有很大作用，引力常量就是其中之一．1687年牛頓發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律，但并沒有得出引力常量．直到1798年，卡文迪許首次利用如圖所示的裝置，比較精確地測量出了引力常量．關(guān)于這段歷史，下列說法錯誤的是(

)A．卡文迪許被稱為“首個測量地球質(zhì)量的人”B．萬有引力定律是牛頓和卡文迪許共同發(fā)現(xiàn)的C．這個實驗裝置巧妙地利用放大原理，提高了測量精度D．引力常量不易測量的一個重要原因就是地面上普通物體間的引力太微小【答案】B

【答案】C

3．若想檢驗“使月球繞地球運動的力”與“使蘋果落地的力”遵循同樣的規(guī)律，在已知月地距離約為地球半徑60倍的情況下，需要驗證 (

)【答案】B

4．(2023年惠州一中月考)2023年5月30日9時31分，搭載“神舟十六號”