高中物理必修二《2 萬有引力定律》集體備課課件

1、2萬有引力定律必備知識自我檢測一、行星與太陽間的引力1.太陽對行星的引力(1)行星以太陽為圓心做勻速圓周運動。太陽對行星的引力,就等于行星做勻速圓周運動的向心力。由此推知太陽與行星間引力的方向沿著二者的連線。 (2)若行星的質(zhì)量為m,行星到太陽的距離為r,行星運行周期為必備知識自我檢測2.行星對太陽的引力 力的作用是相互的,太陽吸引行星,行星也同樣吸引太陽,也就是說,在引力性質(zhì)方面,行星和太陽的地位完全相當(dāng),因此,行星對太陽3.行星與太陽間的引力 力的方向沿著二者的連線。 必備知識自我檢測二、月地檢驗1.檢驗?zāi)康?維持地球繞太陽運動、月球繞地球運動的力與地球?qū)渖咸O果的引力是否為同一性質(zhì)的力。

2、 2.檢測方法:(1)假設(shè)地球與月球間的作用力和太陽與行星間的(2)根據(jù)牛頓第二定律,月球繞地球做圓周運動的向心加速度 (3)假設(shè)地球?qū)μO果的吸引力也是同一種力,同理可知,蘋果自由必備知識自我檢測這表明: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。必備知識自我檢測三、萬有引力定律1.內(nèi)容:自然界中任何兩個物體都相互吸引,引力的方向在它們的連線上,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。四、引力常量1.牛頓得出了萬有引力定律之后,無法算出萬有引力的大小,因為當(dāng)時不知道引力常量G的值。2.牛頓得出萬有引力定律100多年后,英

3、國物理學(xué)家卡文迪什測量得出引力常量G的值,其數(shù)值通常取G=6.6710-11 Nm2/kg2。3.引力常量的普適性成了萬有引力定律正確性的有力證據(jù)。必備知識自我檢測1.正誤辨析(1)行星繞太陽運動的向心力來自太陽對行星的吸引力。 ()答案:(2)把行星繞太陽的運動看作勻速圓周運動時,勻速圓周運動的規(guī)律同樣適用于行星運動。 ()答案:衛(wèi)星之間。 ()答案:(4)兩個普通物體間感受不到萬有引力,這說明萬有引力只存在于天體之間。 ()答案:必備知識自我檢測(5)萬有引力不僅存在于天體之間,也存在于普通物體之間。 ()答案:(6)引力常量是牛頓首先測出的。 ()解析:引力常量是由英國物理學(xué)家卡文迪什測

4、量得出的。答案:必備知識自我檢測2.一個籃球的質(zhì)量為0.6 kg,它所受重力有多大?試估算操場上相距0.5 m的兩個籃球之間的萬有引力,通過計算說明我們通常分析物體的受力時是否需要考慮物體間的萬有引力?答案:5.88 N9.6010-11 N不需要 探究一探究二探究三隨堂檢測 行星與太陽間的引力情景導(dǎo)引行星所做的勻速圓周運動與我們平常生活中見到的勻速圓周運動是否符合同樣的動力學(xué)規(guī)律?如果是,分析行星的受力情況。要點提示:行星運動與平常我們見到的做勻速圓周運動的物體一樣,符合同樣的動力學(xué)規(guī)律,遵守牛頓第二定律F= 。行星受到太陽的吸引力,此力提供行星繞太陽運轉(zhuǎn)的向心力。探究一探究二探究三隨堂檢測

5、知識歸納1.模型簡化(1)將行星繞太陽的橢圓運動看成勻速圓周運動,太陽對行星的引力提供了行星做勻速圓周運動的向心力。(2)將天體看成質(zhì)點,且質(zhì)量集中在球心上。如圖所示。 探究一探究二探究三隨堂檢測2.太陽對行星的引力(1)推導(dǎo):(2)結(jié)論太陽對不同行星的引力,與行星的質(zhì)量m成正比,與行星和太陽間距離r的二次方成反比。3.行星對太陽的引力 探究一探究二探究三隨堂檢測4.行星與太陽間的引力 探究一探究二探究三隨堂檢測實例引導(dǎo)例1(多選)下列關(guān)于太陽對行星的引力的說法正確的是()A.太陽對行星的引力提供行星做勻速圓周運動的向心力B.太陽對行星引力的大小與太陽的質(zhì)量成正比,與行星和太陽間的距離的二次方

6、成反比C.太陽對行星的引力是由實驗得出的D.太陽對行星的引力規(guī)律是由開普勒行星運動規(guī)律和行星繞太陽做勻速圓周運動的規(guī)律推導(dǎo)出來的解析:太陽對行星的引力提供行星做勻速圓周運動的向心力,其大小是牛頓結(jié)合開普勒行星運動定律和圓周運動規(guī)律推導(dǎo)出來的,它不是實驗得出的,但可以通過天文觀測來檢驗其正確性,故選項A、D正確,C錯誤。太陽對行星的引力大小與行星的質(zhì)量成正比,與行星和太陽間距離的二次方成反比,故選項B錯誤。答案:AD探究一探究二探究三隨堂檢測規(guī)律方法 正確認(rèn)識太陽與行星間的引力(1)太陽與行星間的引力大小與三個因素有關(guān):太陽質(zhì)量、行星質(zhì)量、太陽與行星間的距離。太陽與行星間引力的方向沿著二者的連線

7、方向。(2)太陽與行星間的引力是相互的,遵守牛頓第三定律。探究一探究二探究三隨堂檢測A.僅B.僅C.僅D. 答案:C 探究一探究二探究三隨堂檢測對萬有引力定律的理解情景導(dǎo)引如圖甲所示,兩個挨得很近的人之間的萬有引力是不是很大呢?如圖乙所示,設(shè)想將一個小球放到地球的中心,小球受到的萬有引力又是多少呢?要點提示:兩個挨得很近的人,不能看作質(zhì)點,不能根據(jù)萬有引力定律求他們間的萬有引力。小球放到地球的中心,萬有引力定律已不適用。地球的各部分對小球的吸引力是對稱的,小球受的萬有引力是零。探究一探究二探究三隨堂檢測知識歸納 探究一探究二探究三隨堂檢測2.萬有引力的四個特性 探究一探究二探究三隨堂檢測畫龍點

8、睛 任何有質(zhì)量的物體間都存在萬有引力,一般情況下,質(zhì)量較小的物體之間萬有引力忽略不計,只考慮天體間或天體對放入其中的物體的萬有引力。探究一探究二探究三隨堂檢測實例引導(dǎo)例2兩個大小相同的實心小鐵球緊靠在一起,它們之間的萬有引力為F。若將兩個用同種材料制成的半徑是小鐵球2倍的實心大鐵球緊靠在一起,則兩大鐵球之間的萬有引力為()A.2FB.4FC.8FD.16F答案:D 探究一探究二探究三隨堂檢測規(guī)律方法 對萬有引力及萬有引力定律表達式的理解(1)萬有引力與距離的二次方成反比,而引力常量又極小,故物體間的萬有引力一般是極小的,受力分析時可忽略。探究一探究二探究三隨堂檢測變式訓(xùn)練2要使兩物體(兩物體始

9、終可以看作質(zhì)點)間萬有引力減小到原來的 ,可采用的方法是()A.使兩物體的質(zhì)量各減小一半,距離保持不變B.使兩物體質(zhì)量各減小一半,距離增至原來的2倍答案:C 探究一探究二探究三隨堂檢測萬有引力與重力的關(guān)系情景導(dǎo)引如圖所示,人站在地球(地球被視為規(guī)則的球體)的不同位置,比如赤道、兩極或者其他位置,人隨地球的自轉(zhuǎn)而做半徑不同的勻速圓周運動,請思考:(1)人在地球的不同位置,受到的萬有引力大小一樣嗎?(2)人在地球的不同位置,哪個力提供向心力?大小相同嗎?受到的重力大小一樣嗎?探究一探究二探究三隨堂檢測要點提示:(1)根據(jù)萬有引力定律F=G 可知,人在地球的不同位置,受到的萬有引力大小一樣。(2)萬

10、有引力的一個分力提供人隨地球轉(zhuǎn)動需要的向心力,在地球的不同位置,向心力不同,重力是萬有引力的另一個分力,所以人在地球的不同位置,受的重力大小不一樣。探究一探究二探究三隨堂檢測知識歸納1.重力為地球引力的分力 如圖所示,設(shè)地球的質(zhì)量為m地,半徑為R,A處物體的質(zhì)量為m,則物體受到地球的吸引力為F,方向指向地心O,由萬有引力公式得探究一探究二探究三隨堂檢測2.重力和萬有引力的大小關(guān)系(1)重力與緯度的關(guān)系如圖所示。增大而減小,重力逐漸增大,直到等于地球?qū)ξ矬w的萬有引力。 探究一探究二探究三隨堂檢測(2)重力、重力加速度與高度的關(guān)系。由于地球的自轉(zhuǎn)角速度很小,所以一般情況下可忽略自轉(zhuǎn)的影響。重力加速

11、度g越小。 探究一探究二探究三隨堂檢測實例引導(dǎo) 例3設(shè)地球表面的重力加速度為g0(不考慮地球自轉(zhuǎn)的影響),物體在距離地心4R(R是地球的半徑)處,由于地球的作用而產(chǎn)生的點撥地球表面的重力加速度和在離地心距離為4R處的重力加速度均由地球?qū)ξ矬w的萬有引力產(chǎn)生,在不考慮地球自轉(zhuǎn)的情況下,物體在某一位置所受萬有引力跟其重力相等。探究一探究二探究三隨堂檢測答案:D 探究一探究二探究三隨堂檢測規(guī)律方法 萬有引力和重力關(guān)系的處理方法 (1)地面附近的物體:由于地球自轉(zhuǎn)角速度很小,物體轉(zhuǎn)動需要的 (2)離地面h高度處的物體:離地面h高度處的物體也受地球自轉(zhuǎn)的影響,同地面附近的物體一樣,一般情況下不考慮自轉(zhuǎn),認(rèn)

12、為重力探究一探究二探究三隨堂檢測A.0.2g B.0.4gC.2.5gD.5g 答案:B 探究一探究二探究三隨堂檢測1.(多選)下列說法正確的是() D.在探究太陽與行星間引力的時候,牛頓認(rèn)為太陽對行星的引力大于行星對太陽的引力探究一探究二探究三隨堂檢測解析:開普勒的三大定律是通過對行星運動的觀察而總結(jié)歸納出來的規(guī)律,每一條都是經(jīng)驗定律,故開普勒的三大定律都是在實驗室無法驗證的規(guī)律。太陽對行星的引力與行星對太陽的引力相等,故C、D錯誤。答案:AB探究一探究二探究三隨堂檢測2.(2018北京)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()探究一探究二探究三隨堂檢測與地球吸引蘋果的力之比除了與距離的二次方成反比例之外,還與月球與蘋果的質(zhì)量之比有關(guān),A錯誤;C、D兩項需要知道地球與月球的質(zhì)量之比和半徑之比,且D項的結(jié)論錯誤,故C、D不符合題意。答案:B探究一探究二探究三隨堂檢測3.兩個質(zhì)量相等的均勻球體,兩球心距離為r,它們之間的萬有引力為F,若它們的質(zhì)量都加倍,兩球心之間的距離也加倍,它們之間的吸引力為()答案:B 探究一探究二探究三隨堂檢測4.(多選)下列關(guān)于重力和萬有引力說法正確的是()A.重力和萬有引力是不同性質(zhì)的力B.在不考慮地球自轉(zhuǎn)影響的情況下,可以認(rèn)為地球表面物體的重力等于地球?qū)λ?/p>