人教版高中物理必修第二冊(cè)第七章2萬(wàn)有引力定律課件

2．萬(wàn)有引力定律第七章

萬(wàn)有引力與宇宙航行整體感知·自我新知初探[學(xué)習(xí)任務(wù)]

1．能利用開(kāi)普勒第三定律、牛頓運(yùn)動(dòng)定律推導(dǎo)出太陽(yáng)與行星之間引力的表達(dá)式。2．通過(guò)月—地檢驗(yàn)等將太陽(yáng)與行星間的引力推廣為萬(wàn)有引力定律，理解萬(wàn)有引力定律的內(nèi)容、含義及適用條件。3．認(rèn)識(shí)引力常量測(cè)量的重要意義，能應(yīng)用萬(wàn)有引力定律解決實(shí)際問(wèn)題。[問(wèn)題初探]

問(wèn)題1．萬(wàn)有引力定律內(nèi)容是什么？問(wèn)題2．引力常量是誰(shuí)測(cè)出的？問(wèn)題3．引力常量的單位是什么？[自我感知]經(jīng)過(guò)你認(rèn)真的預(yù)習(xí)，結(jié)合你對(duì)本節(jié)課的理解和認(rèn)識(shí)，請(qǐng)畫(huà)出本節(jié)課的知識(shí)邏輯體系。探究重構(gòu)·關(guān)鍵能力達(dá)成1．行星與太陽(yáng)間的引力(1)模型簡(jiǎn)化：行星繞太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)可以看作__________運(yùn)動(dòng)，受到一個(gè)指向圓心(太陽(yáng))的引力，太陽(yáng)對(duì)行星的引力提供了行星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的________。知識(shí)點(diǎn)一行星與太陽(yáng)間的引力月—地檢驗(yàn)勻速圓周向心力

連線(xiàn)

相同牛頓坐在蘋(píng)果樹(shù)下，蘋(píng)果砸到了他頭上?！締?wèn)題】(1)為什么蘋(píng)果從樹(shù)上落向地面而不飛向天空？

(2)月球受到地球的吸引力嗎？

(3)為什么月球不會(huì)落到地球的表面，而是環(huán)繞地球運(yùn)動(dòng)？提示：(1)在地面附近，物體都受到重力作用，即受到地球的吸引力。(2)月球受到地球的吸引力。(3)月球受到的引力提供月球繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)的向心力。1．兩個(gè)理想化模型(1)勻速圓周運(yùn)動(dòng)模型：由于太陽(yáng)系中行星繞太陽(yáng)做橢圓運(yùn)動(dòng)的軌跡的兩個(gè)焦點(diǎn)靠得很近，行星的運(yùn)動(dòng)軌跡非常接近圓，所以將行星的運(yùn)動(dòng)看成勻速圓周運(yùn)動(dòng)。(2)質(zhì)點(diǎn)模型：由于天體間的距離很遠(yuǎn)，研究天體間的引力時(shí)將天體看成質(zhì)點(diǎn)，即天體的質(zhì)量集中在球心上。2．推導(dǎo)過(guò)程(1)太陽(yáng)對(duì)行星的引力(2)太陽(yáng)與行星間的引力

√

√√√

易錯(cuò)警示

太陽(yáng)與行星間的引力的兩點(diǎn)注意(1)太陽(yáng)與行星間的引力大小與三個(gè)因素有關(guān)：太陽(yáng)質(zhì)量、行星質(zhì)量、太陽(yáng)與行星間的距離。太陽(yáng)與行星間引力的方向沿著二者的連線(xiàn)。(2)太陽(yáng)與行星間的引力是相互的，遵守牛頓第三定律。

知識(shí)點(diǎn)二萬(wàn)有引力定律引力常量它們的連線(xiàn)正比二次方2．引力常量(1)測(cè)量者：__________。(2)數(shù)值：G＝6.67×10-11N·m2/kg2?？ㄎ牡鲜病霸隆貦z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(yáng)、行星間的引力遵從相同的規(guī)律。

3．萬(wàn)有引力的四個(gè)特性普遍性萬(wàn)有引力不僅存在于太陽(yáng)與行星、地球與月球之間，宇宙間任何兩個(gè)有質(zhì)量的物體之間都存在著這種相互吸引的力相互性?xún)蓚€(gè)有質(zhì)量的物體之間的萬(wàn)有引力是一對(duì)作用力和反作用力，總是滿(mǎn)足大小相等，方向相反，作用在兩個(gè)物體上宏觀性地面上的一般物體之間的萬(wàn)有引力比較小，與其他力比較可忽略不計(jì)，但在質(zhì)量巨大的天體之間或天體與其附近的物體之間，萬(wàn)有引力起著決定性作用特殊性?xún)蓚€(gè)物體之間的萬(wàn)有引力只與它們本身的質(zhì)量和它們之間的距離有關(guān)，而與它們所在空間的性質(zhì)無(wú)關(guān)，也與周?chē)欠翊嬖谄渌矬w無(wú)關(guān)【微提醒】

任何物體間的萬(wàn)有引力都是同種性質(zhì)的力。

√√AD

[萬(wàn)有引力定律適用于兩質(zhì)點(diǎn)間的相互作用，當(dāng)兩球體質(zhì)量分布均勻時(shí)，可認(rèn)為球體質(zhì)量分布在球心，然后計(jì)算它們間的萬(wàn)有引力，故A、D正確；當(dāng)r→0時(shí)，兩物體不能視為質(zhì)點(diǎn)，萬(wàn)有引力公式不再適用，B錯(cuò)誤；若大、小球質(zhì)量分布均勻，則大球M對(duì)處于球心的小球m引力的合力為零，故C錯(cuò)誤。]

√【典例5】

(萬(wàn)有引力與半徑的關(guān)系)在衛(wèi)星從發(fā)射到進(jìn)入預(yù)定軌道的過(guò)程中，衛(wèi)星所受地球引力大小F隨它距地面的高度h變化的關(guān)系圖像可能正確的是(

)

A

B

C

D

√【典例6】

(“割補(bǔ)法”計(jì)算萬(wàn)有引力)在半徑為R、質(zhì)量為M、質(zhì)量分布均勻的銅球中挖去一個(gè)半徑為0.5R

的球形部分，留下的空穴與銅球表面相切。在銅球外有一個(gè)質(zhì)量為m、可視為質(zhì)點(diǎn)的小球，它位于銅球、空穴球心連線(xiàn)的延長(zhǎng)線(xiàn)上，到銅球球心的距離為2R。挖去后銅球剩余部分對(duì)小球吸引力的大小是(

)√

√

規(guī)律方法

“割補(bǔ)法”計(jì)算萬(wàn)有引力的方法找到原來(lái)物體所受的萬(wàn)有引力減去割去部分所受的萬(wàn)有引力，得到剩余部分所受的萬(wàn)有引力之間的關(guān)系。

知識(shí)點(diǎn)三萬(wàn)有引力與重力的關(guān)系

√

【典例9】

(選自人教版教材·萬(wàn)有引力與重力的關(guān)系)已知月球的質(zhì)量是7.3×1022kg，半徑是1.7×103km，G＝6.67×10-11N·m2/kg2。(1)月球表面的自由落體加速度有多大？(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)(2)這對(duì)航天員在月球表面行走會(huì)產(chǎn)生什么影響？(3)若航天員在地面上最多舉起質(zhì)量為m的物體，他在月球表面最多能舉起質(zhì)量是多少的物體？(結(jié)果保留整數(shù))

[答案]

(1)1.68m/s2

(2)在月球上人感覺(jué)很輕，習(xí)慣在地球表面行走的人，在月球表面行走時(shí)是跳躍前進(jìn)的(3)6m

【典例10】

(重力與高度的關(guān)系)一火箭從地面由靜止開(kāi)始以5m/s2的加速度豎直向上勻加速運(yùn)動(dòng)，火箭中有一質(zhì)量為2kg的科考儀器，在上升到距地面某一高度時(shí)科考儀器的視重為15N，已知地球半徑為R，則此時(shí)火箭離地球表面的距離為(地球表面處的重力加速度g取10m/s2)(

)A．0.5R

B．R

C．2R

D．3R√

√

【教用·備選例題】

1．理論上已經(jīng)證明：質(zhì)量分布均勻的球殼對(duì)殼內(nèi)物體的萬(wàn)有引力為零?，F(xiàn)假設(shè)地球是一半徑為R、質(zhì)量分布均勻的實(shí)心球體，O為球心，以O(shè)為原點(diǎn)建立坐標(biāo)軸Ox，如圖所示。一個(gè)質(zhì)量一定的小物體(假設(shè)它能夠在地球內(nèi)部移動(dòng))在x軸上各位置受到的引力大小用F表示，則選項(xiàng)所示的四個(gè)F隨x變化的關(guān)系圖中，正確的是(

)A

B

C

D√

應(yīng)用遷移·隨堂評(píng)估自測(cè)1．(多選)物理學(xué)中的一些常量，對(duì)物理學(xué)的發(fā)展有很大作用，引力常量就是其中之一。1798年，卡文迪什首次利用如圖所示的裝置，比較精確地測(cè)量出了引力常量。關(guān)于這段歷史，下列說(shuō)法正確的是(

)243題號(hào)1A．卡文迪什被稱(chēng)為“首個(gè)測(cè)量地球質(zhì)量的人”B．萬(wàn)有引力定律是牛頓和卡文迪什共同發(fā)現(xiàn)的C．這個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置巧妙地利用放大原理，提高了測(cè)量精度D．引力常量不易測(cè)量的一個(gè)重要原因就是地面上普通物體間的引力太微小243題號(hào)1√√√

243題號(hào)12．(選自粵教版教材)地球質(zhì)量約為月球質(zhì)量的81倍，地球半徑約為月球半徑的4倍。O為地月連線(xiàn)上一點(diǎn)，飛行器在該點(diǎn)受到地球和月球的引力的合力為零，O點(diǎn)距地心與月心的距離分別為r1、r2，則(

)A．r1∶r2＝1∶18 B．r1∶r2＝1∶9C．r1∶r2＝18∶1 D．r1∶r2＝9∶123題號(hào)14√

3．用傳感器測(cè)量一物體的重力時(shí)，發(fā)現(xiàn)在赤道測(cè)得的讀數(shù)與其在北極的讀數(shù)相差大約3‰。如圖所示，如果認(rèn)為地球是一個(gè)質(zhì)量分布均勻的標(biāo)準(zhǔn)球體，下列說(shuō)法正確的是(

)A．在北極處物體的向心力為萬(wàn)有引力的3‰B．在北極處物體的重力為萬(wàn)有引力的3‰C．在赤道處物體的向心力為萬(wàn)有引力的3‰D．在赤道處物體的重力為萬(wàn)有引力的3‰23題號(hào)41√

23題號(hào)41

243題號(hào)1√

243題號(hào)1回歸本節(jié)知識(shí)，完成以下問(wèn)題：1．萬(wàn)有引力定律的內(nèi)容是什么？提示：自然界中任何兩個(gè)物體都相互吸引，引力的方向在它們的連線(xiàn)上，引力的大小與物體的質(zhì)量m1和m2的乘積成正比、與它們之間距離r的二次方成反比。2．萬(wàn)有引力的公式是什么？其適用條件是什么？

3．引力常量是牛頓測(cè)出來(lái)的嗎？提示：不是，是卡文迪什測(cè)出的。

1題號(hào)2345678910111213課時(shí)分層作業(yè)（九）

1題號(hào)2345678910111213AB

[開(kāi)普勒的三大定律是總結(jié)行星運(yùn)動(dòng)的觀察結(jié)果而總結(jié)歸納出來(lái)的規(guī)律，每一條都是經(jīng)驗(yàn)定律，都是從觀察行星運(yùn)動(dòng)所取得的資料中總結(jié)出來(lái)的，故開(kāi)普勒的三大定律都是在實(shí)驗(yàn)室中無(wú)法驗(yàn)證的定律，故A、B正確，C、D錯(cuò)誤。]

√1題號(hào)2345678910111213√√BCD

[G是引力常量，其值是卡文迪什通過(guò)扭秤實(shí)驗(yàn)測(cè)得的，故A錯(cuò)誤；由萬(wàn)有引力定律可知，地面附近自由下落的蘋(píng)果和天空中運(yùn)行的月亮，受到的都是地球引力，故B正確；地球吸引蘋(píng)果的力與蘋(píng)果吸引地球的力是相互作用力，因此地球?qū)μO(píng)果有引力，蘋(píng)果對(duì)地球也有引力，故C正確；萬(wàn)有引力定律是牛頓在總結(jié)前人研究的基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)的，故D正確。]1題號(hào)2345678910111213

√1題號(hào)2345678910111213√

1題號(hào)2345678910111213

√1題號(hào)2345678910111213

1題號(hào)2345678910111213

√1題號(hào)2345678910111213√

1題號(hào)2345678910111213

√1題號(hào)2345678910111213

1題號(hào)2345678910111213

題組三萬(wàn)有引力和重力的關(guān)系7．地球可近似看成球形，由于地球表面上物體都隨地球自轉(zhuǎn)，所以有(

)A．物體在赤道處受到的地球引力等于兩極處，而重力小于兩極處B．赤道處的角速度比南緯30°的角速度大C．地球上物體的向心加速度都指向地心，且赤道上物體的向心加速度比兩極處大D．地面上的物體隨地球自轉(zhuǎn)時(shí)提供向心力的是重力√1題號(hào)2345678910111213A

[地球兩極處，物體隨地球自轉(zhuǎn)的半徑為0，萬(wàn)有引力等于重力，赤道處重力作為萬(wàn)有引力的一個(gè)分力，小于萬(wàn)有引力，A正確；地球各處的(除兩極外)角速度均等于地球自轉(zhuǎn)的角速度，B錯(cuò)誤；地球上只有赤道上的物體的向心加速度指向地心，其他位置的向心加速度均不指向地心，C錯(cuò)誤；地面上的物體隨地球自轉(zhuǎn)時(shí)提供向心力的是萬(wàn)有引力的一個(gè)分力，不是重力，D錯(cuò)誤。]1題號(hào)2345678910111213

√1題號(hào)2345678910111213

√1題號(hào)2345678910111213

1題號(hào)2345678910111213

√1題號(hào)2345678910111213

1題號(hào)2345678910111213

1題號(hào)2345678910111213

1題號(hào)2345