32_萬有引力定律_課件（教科版必修2）

1、自主學(xué)習(xí)自主學(xué)習(xí)課堂對點演練課堂對點演練名師解疑名師解疑分類例析分類例析2萬有引力定律自主學(xué)習(xí)自主學(xué)習(xí)課堂對點演練課堂對點演練名師解疑名師解疑分類例析分類例析一、萬有引力定律一、萬有引力定律 我們把行星的運動當(dāng)做勻速圓周運動，可以我們把行星的運動當(dāng)做勻速圓周運動，可以由牛頓第二定律和開普勒定律導(dǎo)出太陽與行由牛頓第二定律和開普勒定律導(dǎo)出太陽與行星間的引力表達式星間的引力表達式 萬有引力定律的內(nèi)容萬有引力定律的內(nèi)容 兩個物體之間都存在相互作用的引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)量的乘積力引力的大小與這兩個物體的質(zhì)量的乘積成成 ，與這兩個物體之間的距離的平，與這兩個物體之間

2、的距離的平方成方成 任何任何正比正比反比反比自主學(xué)習(xí)自主學(xué)習(xí)課堂對點演練課堂對點演練名師解疑名師解疑分類例析分類例析二、引力常量 大?。捍笮。篏 Nm2/kg2. 測定：英國物理學(xué)家測定：英國物理學(xué)家 在實驗在實驗室比較準(zhǔn)確地測出了室比較準(zhǔn)確地測出了G的數(shù)值的數(shù)值引力常量引力常量 6.671011卡文迪許卡文迪許自主學(xué)習(xí)自主學(xué)習(xí)課堂對點演練課堂對點演練名師解疑名師解疑分類例析分類例析一、萬有引力定律 對萬有引力定律的理解(1)普遍性：萬有引力是普遍存在于宇宙中普遍性：萬有引力是普遍存在于宇宙中任何兩個有質(zhì)量的物體任何兩個有質(zhì)量的物體(大到天體，小到微大到天體，小到微觀粒子觀粒子)間的相互吸引力

3、，它是自然界中的間的相互吸引力，它是自然界中的基本相互作用之一基本相互作用之一(2)相互性：兩個物體相互作用的引力是一相互性：兩個物體相互作用的引力是一對作用力與反作用力，它們大小相等，方對作用力與反作用力，它們大小相等，方向相反，分別作用在兩個物體上向相反，分別作用在兩個物體上自主學(xué)習(xí)自主學(xué)習(xí)課堂對點演練課堂對點演練名師解疑名師解疑分類例析分類例析(3)宏觀性：通常情況下，萬有引力非常小，只有在宏觀性：通常情況下，萬有引力非常小，只有在質(zhì)量巨大的星球間或天體與附近的物體間，它的存質(zhì)量巨大的星球間或天體與附近的物體間，它的存在才有宏觀的物理意義在微觀世界中，粒子的質(zhì)在才有宏觀的物理意義在微觀世

4、界中，粒子的質(zhì)量都非常小，粒子間的萬有引力很不顯著，萬有引量都非常小，粒子間的萬有引力很不顯著，萬有引力可以忽略不計力可以忽略不計(4)特殊性：萬有引力只與兩個物體的質(zhì)量及它們間特殊性：萬有引力只與兩個物體的質(zhì)量及它們間的距離有關(guān)，和空間的性質(zhì)、周圍其他物體均無的距離有關(guān)，和空間的性質(zhì)、周圍其他物體均無關(guān)關(guān)自主學(xué)習(xí)自主學(xué)習(xí)課堂對點演練課堂對點演練名師解疑名師解疑分類例析分類例析自主學(xué)習(xí)自主學(xué)習(xí)課堂對點演練課堂對點演練名師解疑名師解疑分類例析分類例析二、萬有引力和重力 在地球表面的不同緯度處(1)如圖如圖321所示，處于地所示，處于地面上的物體面上的物體m，由于地球的自，由于地球的自轉(zhuǎn)，物體將繞

5、地軸轉(zhuǎn)，物體將繞地軸OO做勻速做勻速圓周運動，則萬有引力的一個圓周運動，則萬有引力的一個分力提供物體做勻速圓周運動分力提供物體做勻速圓周運動的向心力的向心力m2r，它的另一個分，它的另一個分力就是物體的重力力就是物體的重力mg.因此因此mg不等于萬有引力只有在南北不等于萬有引力只有在南北兩極點，由于物體并不隨地球兩極點，由于物體并不隨地球自轉(zhuǎn)，重力才與萬有引力相自轉(zhuǎn)，重力才與萬有引力相等等圖圖321自主學(xué)習(xí)自主學(xué)習(xí)課堂對點演練課堂對點演練名師解疑名師解疑分類例析分類例析自主學(xué)習(xí)自主學(xué)習(xí)課堂對點演練課堂對點演練名師解疑名師解疑分類例析分類例析圖圖322自主學(xué)習(xí)自主學(xué)習(xí)課堂對點演練課堂對點演練名師

6、解疑名師解疑分類例析分類例析 重力大小的決定因素：緯度和高度緯度和高度(1)緯度越大的地方，重力越大緯度越大的地方，重力越大(2)離地越高的地方，重力越小離地越高的地方，重力越小.自主學(xué)習(xí)自主學(xué)習(xí)課堂對點演練課堂對點演練名師解疑名師解疑分類例析分類例析【典例1】 一個質(zhì)量分布均勻的一個質(zhì)量分布均勻的球體，半徑為球體，半徑為2 r，在其內(nèi)部，在其內(nèi)部挖去一個半徑為挖去一個半徑為r的球形空穴，的球形空穴，其表面與球面相切，如圖其表面與球面相切，如圖323所示已知挖去小球的所示已知挖去小球的質(zhì)量為質(zhì)量為m，在球心和空穴中心，在球心和空穴中心連線上，距球心連線上，距球心d6r處有一處有一質(zhì)量為質(zhì)量為m

7、2的質(zhì)點，求剩余部的質(zhì)點，求剩余部分對分對m2的萬有引力的大小的萬有引力的大小對萬有引力定律的理解對萬有引力定律的理解 圖圖323自主學(xué)習(xí)自主學(xué)習(xí)課堂對點演練課堂對點演練名師解疑名師解疑分類例析分類例析自主學(xué)習(xí)自主學(xué)習(xí)課堂對點演練課堂對點演練名師解疑名師解疑分類例析分類例析借題發(fā)揮該題不能直接應(yīng)用萬有引力定律該題不能直接應(yīng)用萬有引力定律公式計算，因為挖有空穴的球剩余部分既不公式計算，因為挖有空穴的球剩余部分既不能視為質(zhì)點，也不是質(zhì)量均勻分布的球能視為質(zhì)點，也不是質(zhì)量均勻分布的球體在此采用體在此采用“填補法填補法”進行等效計算，因進行等效計算，因為球心、空穴中心與質(zhì)點在同一直線上，可為球心、空穴

8、中心與質(zhì)點在同一直線上，可分別求出完整的球體及相當(dāng)于空穴大小的球分別求出完整的球體及相當(dāng)于空穴大小的球體對體對m2的引力，然后再求二力的合力的引力，然后再求二力的合力自主學(xué)習(xí)自主學(xué)習(xí)課堂對點演練課堂對點演練名師解疑名師解疑分類例析分類例析自主學(xué)習(xí)自主學(xué)習(xí)課堂對點演練課堂對點演練名師解疑名師解疑分類例析分類例析答案答案AC自主學(xué)習(xí)自主學(xué)習(xí)課堂對點演練課堂對點演練名師解疑名師解疑分類例析分類例析用萬有引力公式計算重力加速度用萬有引力公式計算重力加速度 自主學(xué)習(xí)自主學(xué)習(xí)課堂對點演練課堂對點演練名師解疑名師解疑分類例析分類例析答案答案D自主學(xué)習(xí)自主學(xué)習(xí)課堂對點演練課堂對點演練名師解疑名師解疑分類例析分

9、類例析自主學(xué)習(xí)自主學(xué)習(xí)課堂對點演練課堂對點演練名師解疑名師解疑分類例析分類例析【變式2】 地球可近似看成球形，由于地球表面上物體都隨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)，所以有地球自轉(zhuǎn)，所以有() A物體在赤道處所受地球引力等于兩極處，物體在赤道處所受地球引力等于兩極處，而重力小于兩極處而重力小于兩極處 B赤道處的角速度比南緯赤道處的角速度比南緯30大大 C地面上物體的向心加速度都指向地心，且地面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)時提供向心力的地面上的物體隨地球自轉(zhuǎn)時提供向心力的是重力是重力自

10、主學(xué)習(xí)自主學(xué)習(xí)課堂對點演練課堂對點演練名師解疑名師解疑分類例析分類例析解析解析由萬有引力定律可知，物體在地球表由萬有引力定律可知，物體在地球表面任何位置受到地球的引力大小都相等，此面任何位置受到地球的引力大小都相等，此引力的兩個分力一個是物體的重力，另一個引力的兩個分力一個是物體的重力，另一個是物體隨地球自轉(zhuǎn)的向心力在赤道上，向是物體隨地球自轉(zhuǎn)的向心力在赤道上，向心力最大，重力最小，心力最大，重力最小，A對地表各處的角對地表各處的角速度均等于地球自轉(zhuǎn)的角速度，速度均等于地球自轉(zhuǎn)的角速度，B錯地面錯地面上只有赤道上的物體向心加速度指向地心，上只有赤道上的物體向心加速度指向地心，其他位置的向心加速

11、度均不指向地心，其他位置的向心加速度均不指向地心，C錯地面上物體隨地球自轉(zhuǎn)的向心力是萬有錯地面上物體隨地球自轉(zhuǎn)的向心力是萬有引力的一個分力，另一分力為重力，引力的一個分力，另一分力為重力，D錯錯答案答案A自主學(xué)習(xí)自主學(xué)習(xí)課堂對點演練課堂對點演練名師解疑名師解疑分類例析分類例析萬有引力與拋體運動的綜合問題處理萬有引力與拋體運動的綜合問題的關(guān)鍵是抓住加速度，萬有引力是使物體產(chǎn)生加速度的原因，可以說加速度是聯(lián)系萬有引力與拋體運動的橋梁自主學(xué)習(xí)自主學(xué)習(xí)課堂對點演練課堂對點演練名師解疑名師解疑分類例析分類例析【典例3】 宇航員站在某行星表面上某高處，宇航員站在某行星表面上某高處，沿水平方向拋出一個小球，

12、經(jīng)過時間沿水平方向拋出一個小球，經(jīng)過時間t，小球落到行星表面，測得拋出點與落地點小球落到行星表面，測得拋出點與落地點之間的距離為之間的距離為L.若拋出時的初速度增大為若拋出時的初速度增大為原來的原來的2倍，則拋出點與落地點之間的距倍，則拋出點與落地點之間的距離變?yōu)樵瓉淼碾x變?yōu)樵瓉淼?.5倍已知兩落地倍已知兩落地點在同一水平面內(nèi)，該行星的半徑為點在同一水平面內(nèi)，該行星的半徑為R，萬有引力常數(shù)為萬有引力常數(shù)為G，求該行星的質(zhì)量，求該行星的質(zhì)量(忽忽略星球的自轉(zhuǎn)影響略星球的自轉(zhuǎn)影響)自主學(xué)習(xí)自主學(xué)習(xí)課堂對點演練課堂對點演練名師解疑名師解疑分類例析分類例析解析宇航員拋出的小球在空中飛行的距離比較短，宇

13、航員拋出的小球在空中飛行的距離比較短，可認(rèn)為小球受到的萬有引力沒有變化，就如同在地可認(rèn)為小球受到的萬有引力沒有變化，就如同在地面上做平拋運動的物體一樣，小球在此星球上也做面上做平拋運動的物體一樣，小球在此星球上也做平拋運動，其加速度為此星球表面的重力加速度，平拋運動，其加速度為此星球表面的重力加速度，是由萬有引力產(chǎn)生的是由萬有引力產(chǎn)生的小球兩次平拋運動的示意小球兩次平拋運動的示意圖如圖所示，設(shè)第一次拋圖如圖所示，設(shè)第一次拋出的水平距離為出的水平距離為x，第二次，第二次拋出的水平距離為拋出的水平距離為2x，由，由幾何關(guān)系可知幾何關(guān)系可知h2x2L2h24x22.25L2自主學(xué)習(xí)自主學(xué)習(xí)課堂對點演練課堂對點演練名師解疑名師解疑分類例析分類例析自主學(xué)習(xí)自主學(xué)習(xí)課堂對點演練課堂對點演練名師解疑名師解疑分類例析分類例析對萬有引力定律的理解1如圖如圖324所示，兩球間距所示，兩球間距離為離為r，而球質(zhì)量分布均勻，而球質(zhì)量分布均勻，大小分別為大小分別為m1、m2，兩球半，兩球半徑分別為徑分別為r1和和r2，則兩球間的，則兩球間的萬有引力的大小為萬有引力的大小為圖圖324自主學(xué)習(xí)自主學(xué)習(xí)課堂對點演練課堂對點演練名師解疑名師解疑分類例析分類例析答案答案D自主學(xué)習(xí)自主學(xué)習(xí)課