高中物理萬有引力定律學案教科版

1、第2節(jié)萬有引力定律導學目標1.能根據開普勒行星運動定律和牛頓運動定律推導出太陽與行星間的引力表達式.2.了解萬有引力定律得出的思路和過程.3.理解萬有引力定律的含義.4.知道萬有引力表達式的適用條件，會用它進行計算.5.知道萬有引力常量是自然界重要的物理常量之一.1 .行星的運動滿足;天體間的引力是相互的，滿足2 .做圓周運動的物體需要有且滿足的供需平衡.3 .行星做圓周運動的向心力由提供.一、萬有引力定律問題情境1 .請同學們思考后并回答下列問題.由力和運動的關系知：已知力的作用規(guī)律可推測物體的運動規(guī)律；若已知物體的運動規(guī)律，也可以推測力的作用規(guī)律.(1)探究太陽與行星間的引力屬于哪種情況？

2、(2)行星繞太陽運動的規(guī)律是怎樣的？(3)前面我們學習了兩種曲線運動，是哪兩種，如何處理的？(4)若要解決橢圓軌道的運動，根據現(xiàn)在的知識水平，可作如何簡化？2 .思考下列問題后與同學們討論并回答.(1)根據開普勒行星運動第一、第二定律，在行星軌道為圓的簡化模型下，行星做何種運動？(2)做勻速圓周運動的物體必定有力提供向心力，行星的運動是由什么力提供的向心力？V24H2(3)向心力公式有多個，如m-、幻、吟r,我們應選擇哪個公式推導出太陽對行星rT的引力？(4)不同行星的公轉周期T是不同的，F(xiàn)跟r關系式中不應出現(xiàn)周期T,我們可運用什么知識把T消去？3.完成下面對太陽與行星間引力規(guī)律的推導過程，引

3、力公式F=GY的得出，概括起來r導出過程如圖所示：簡化處理:按引力提供向心 力F二牛頓第三定律得出行T星對太陽引力F 8 T綜合整理FS寫成等式“”處理要點提煉1 .內容：任何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量的乘積成一、與這兩個物體之間的距離的平方成.2 .公式：尸=辱，式中皿、n是兩物體質量，r為二者之間的距離，G為,Gr值為6.67X10“Nm7kg3.3 .萬有引力的特性(1)普遍性：萬有引力存在于宇宙中任何有質量的物體之間(天體間、地面物體間、微觀粒子間).(2)相互性：兩個物體間相互作用的引力是一對作用力和反作用力，符合(3)宏觀性：天體間萬有引力很大，

4、它是支配天體運動的原因.地面物體間、微觀粒子間的萬有引力很小，不足以影響物體的運動，故常忽略不計.4 .萬有引力公式的適用條件(1)萬有引力定律中的距離r,其含義是兩個質點間的距離，如果兩個物體相距很遠，則物體一般可以視為質點，公式成立.(2)如果是形狀規(guī)則的均勻物體，且相距較近，則應把r理解為它們的幾何中心的距離,也可直接用萬有引力定律表達式計算.例如：物體是兩個均勻球體，r就是兩個球心間的距離：一個均勻球體對球外一個質點的引力，也可以用同樣的公式計算，而r是球心到質點的距離.例1 對于萬有引力定律表達式F=G,以下r說法正確的是（）A.公式中的G為比例常數(shù)，無單位B. mi與叱之間的萬有引

5、力的大小與施力物體的質量成正比，與物體間距離的平方成反比C. uh與亞之間的萬有引力總是大小相等，與兩物體質量是否相等無關D. uh與叱之間的萬有引力總是大小相等、方向相反，是一對平衡力2 設想把質量為m的物體放在地球的球心上，地球質量為北半徑為R,則物體與地球間的萬有引力是（）A.零B.無窮大C.G患D.無法確定把火星和地球繞太陽運行的軌道視為圓周.由火星和地球繞太陽運動的周期之比可求得（）A.火星和地球的質量之比B.火星和太陽的質量之比C.火星和地球到太陽的距離之比D.火星和地球繞太陽運行速度大小之比二、引力常量要點提煉1 .卡文迪許巧妙地利用扭秤裝置測得了G值，G=6.67X10“N-m

6、Vkg；此引力常量是一個普遍適用的常量.2 .卡文迪許實驗不僅驗證了萬有引力定律的正確性，同時，使得萬有引力定律公式賦予了實際意義.3 .引力常量的物理意義是：兩個質量為1kg的物體相距1m時相互作用的萬有引力為6.67X10-11N.由此可知，一般物體間的萬有引力非常小，我們無法感覺到.即學即用兩個質量均為5kg且質量分布均勻的鉛球，當球心相距1m時它們之間的萬有引力為多大？牛頓的思考與推論與引力有關太陽與行星間引力規(guī)律的推導,現(xiàn)象的思考j引力大小:二。學r引力方向:沿太陽與行星二者連線萬有引內容力定律萬有引力定律mm（表達式:F二C華r測定人:英國物理學家卡文迪許大小:C=6.67X10-

7、Nm2/kg2第2節(jié)萬有引力定律課前準備區(qū)1 .開普勒三定律牛頓第三定律2 .向心力向心力3 .太陽對行星的引力課堂活動區(qū)核心知識探究問題情境1. (1)屬于已知運動求力的情況.(2)由開普勒行星運動定律，所有行星闈繞太陽運動的軌道都是橢圓，它與太陽的連線3r在相等的時間內掃過的面積相等，且滿足亍=憶(3)平拋運動、圓周運動.平拋運動可分解為兩個方向上的直線運動，圓周運動可分解為沿半徑方向和沿切線方向上的運動.(4)簡化成圓周運動.2. (1)既然把橢圓軌道簡化為圓軌道，由第二定律：行星與太陽的連線在相等的時間內掃過相等的而積，可知：行星做勻速圓周運動.(2)猜想：太陽對行星有引力，并且此引力

8、等于行星做圓周運動所需要的向心力.4n3(3)選擇r,因為在日常生活中，行星繞太陽運動的線速度外角速度3不易觀測,但周期T比較容易觀測出來.(4)由開普勒第三定律可知，*=k,并且k是由中心天體決定的.因此可對此式變形為。r3r=k-要點提煉1 .正比反比2 .引力常量3 .(2)牛頓第三定律例1.C萬有引力公式中的G為引力常量，不但有大小而且有單位，單位是Nm/kg故A錯；兩物體間的萬有引力大小與兩物體質量的乘積成正比，與二者距離的二次方成反比，而且它們間的萬有引力是一對作用力與反作用力，總是大小相等、方向相反，故B、D錯，C正確.【例2.A本題主要考查對公式F=G法的應用及其適用條件，此時兩球心重合，公式不再適ft用.如圖所示，在地球直徑上取與球心等距的A、B兩相同的質點，則兩質點對球心處m的萬有引力大小相等、方向相反.以此類推，可得球心處m受到的萬有引力的