2023新教材高中物理第三章萬有引力定律第二節(jié)認識萬有引力定律課件粵教版必修第二冊

物理觀念(1)知道萬有引力定律的內(nèi)容、表達式和適用范圍(2)知道萬有引力定律公式中r的物理意義，了解引力常量G科學(xué)思維(1)理解萬有引力定律的推導(dǎo)過程(2)會用萬有引力定律解決簡單的引力計算問題科學(xué)態(tài)度與責任(1)通過萬有引力定律的推導(dǎo)過程，認識在科學(xué)規(guī)律發(fā)現(xiàn)過程中大膽猜想與嚴格求證的重要性(2)知道萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)，使地球上的重物下落與天體運動完成了人類認識上的統(tǒng)一(3)知道引力常量G的測定在科學(xué)史上的重大意義第二節(jié)認識萬有引力定律核心素養(yǎng)點擊

一、行星繞日運動的探索萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)

1．填一填(1)行星繞太陽運動的原因猜測：太陽對行星的。(2)模型建立：行星以太陽為圓心做運動，太陽對行星的引力提供了行星做勻速圓周運動的向心力。勻速圓周引力正比2．判一判(1)行星與太陽間的引力大小相等，方向相反。

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)(2)太陽對行星的引力與行星的質(zhì)量成正比。

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)(3)在推導(dǎo)太陽與行星的引力公式時，用到了牛頓第二定律和牛頓第三定律。(

)(4)由于太陽質(zhì)量大于行星質(zhì)量，故太陽對行星的引力大于行星對太陽的引力。

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)√√√×3．想一想如圖，行星繞太陽的運動近似為勻速圓周運動。思考以下問題：(1)太陽對行星的萬有引力的效果是什么？提示：提供行星做勻速圓周運動的向心力。(2)太陽的質(zhì)量遠遠大于行星的質(zhì)量，太陽對行星的引力F和行星對太陽的引力F′是否相等？提示：根據(jù)牛頓第三定律可知F＝F′。

牛頓吸引連線二次方引力常量N·m2/kg2卡文迪許乘積×√×√3．選一選現(xiàn)欲發(fā)射一顆火星探測衛(wèi)星。在探測衛(wèi)星離開地球的過程中，用R表示衛(wèi)星到地心的距離，用F表示衛(wèi)星受地球的引力。如下圖圖像中正確的選項是 ()答案：D

探究(一)對萬有引力定律的理解[問題驅(qū)動]如下圖，圖甲為兩個靠近的人，圖乙為行星圍著太陽運行，他們都是有質(zhì)量的。(1)任意兩個物體之間都存在引力嗎？提示：任意兩個有質(zhì)量的物體間都存在著引力。(2)為什么通常兩個人之間感受不到引力？而太陽對行星(或地球?qū)υ虑?、人造衛(wèi)星)的引力可以使行星(或月球、人造衛(wèi)星)圍繞太陽(地球)運轉(zhuǎn)？提示：由于引力常量G的數(shù)值很小，人的質(zhì)量很小，故兩個人之間的引力很小，一般感受不到；但天體質(zhì)量很大，天體間的引力很大，對天體的運動起決定作用。[重難釋解]1．萬有引力的四個特性特性內(nèi)容普遍性萬有引力不僅存在于太陽與行星、地球與月球之間，宇宙間任何兩個有質(zhì)量的物體之間都存在著這種相互吸引的力相互性兩個有質(zhì)量的物體之間的萬有引力是一對作用力和反作用力，遵守牛頓第三定律宏觀性地面上的一般物體之間的萬有引力比較小，與其他力比較可忽略不計，但在質(zhì)量巨大的天體之間或天體與其附近的物體之間，萬有引力起著決定性作用特殊性兩個物體之間的萬有引力只與它們本身的質(zhì)量和它們間的距離有關(guān)，而與它們所在空間的性質(zhì)無關(guān)，也與周圍是否存在其他物體無關(guān)(1)適用條件：適用于計算兩個質(zhì)點間的萬有引力。(2)引力常量G的理解：①數(shù)值：G＝6.67×10－11N·m2/kg2。②物理意義：引力常量在數(shù)值上等于兩個質(zhì)量都是1kg的質(zhì)點相距1m時的相互吸引力。③G的測定：由英國科學(xué)家卡文迪許在實驗室里首先通過扭秤裝置測出的。④測定G的意義：證實了萬有引力的存在及萬有引力定律的正確性。(3)距離r的理解：r是兩個質(zhì)點間的距離。①對于兩個質(zhì)量均勻分布的球體，r應(yīng)是兩球心間的距離。②對于一個均勻球體與球外一個質(zhì)點，r應(yīng)是球體球心到質(zhì)點的距離。③對于兩個物體間的距離比物體本身大得多時，物體可以看成質(zhì)點，r應(yīng)是兩個物體間的距離。(2021·全國卷Ⅱ)2021年1月，我國嫦娥四號探測器成功在月球反面軟著陸。在探測器“奔向〞月球的過程中，用h表示探測器與地球外表的距離，F(xiàn)表示它所受的地球引力，能夠描述F隨h變化關(guān)系的圖像是 ()3．(2021·山東等級考)從“玉兔〞登月到“祝融〞探火，我國 星際探測事業(yè)實現(xiàn)了由地月系到行星際的跨越?；鹦琴|(zhì) 量約為月球的9倍，半徑約為月球的2倍，“祝融〞火星車的 質(zhì)量約為“玉兔〞月球車的2倍。在著陸前，“祝融〞和“玉兔〞都會經(jīng)歷一個由著陸平臺支撐的懸停過程。懸停時，“祝融〞與“玉兔〞所受著陸平臺的作用力大小之比為 ()A．9∶1B．9∶2C．36∶1D．72∶1探究(二)萬有引力與重力的關(guān)系[問題驅(qū)動]某個人做環(huán)球旅行，假設(shè)可能到達地球的任何地點，如果地球看成標準的球體，那么該人分別位于赤道上某點、北半球的某點、南半球的某點、北極點、南極點等不同地點。(1)該人在各地點所受的萬有引力有什么關(guān)系？提示：在各地點所受的萬有引力大小相等，方向沿對應(yīng)的地球半徑指向地心。(2)該人在各地點所受的重力與萬有引力有什么關(guān)系？提示：由于地球自轉(zhuǎn)的影響：①赤道上某點：G＝F萬－F向，方向指向地心；②北極點、南極點：G＝F萬，方向指向地心；③南半球、北半球的某點：G為F萬的一個分力，方向不指向地心。假設(shè)地球可視為質(zhì)量均勻分布的球體，地球外表的重力加速度在兩極的大小為g0，在赤道的大小為g；地球自轉(zhuǎn)的周期為T，引力常量為G，那么地球的密度為 ()[素養(yǎng)訓(xùn)練]1．將物體由赤道向兩極移動，那么 ()A．它的重力減小 B．它隨地球轉(zhuǎn)動的向心力增大C．它隨地球轉(zhuǎn)動的向心力減小 D．向心力方向、重力的方向都指向地心解析：地球外表上所有物體所受地球的萬有引力，按其作用效果分為重力和向心力，向心力使物體得以隨地球一起繞地軸自轉(zhuǎn)，所以說重力是地球?qū)ξ矬w的萬有引力的一個分力。萬有引力、重力和向心力三個力遵循力的平行四邊形定那么，只有萬有引力的方向指向地心，選項D錯誤。物體由赤道向兩極移動時，萬有引力大小不變，向心力減小，重力增大，當?shù)竭_兩極時，重力等于萬有引力，選項A、B錯誤，C正確。答案：C2．設(shè)地球自轉(zhuǎn)周期為T，質(zhì)量為M，引力常量為G。假設(shè)地球可視為質(zhì)量均勻分布的球體，半徑為R。同一物體在南極和赤道水平面上靜止時所受到的支持力之比為

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)一、培養(yǎng)創(chuàng)新意識和創(chuàng)新思維

“填補法〞計算物體間的萬有引力對于質(zhì)量分布均勻的不完整的球形物體間的萬有引力，無法直接應(yīng)用萬有引力公式求得，解決該類問題常用“填補法〞。所謂“填補法〞，即對本來是非對稱的物體，通過“填補〞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)律進行求解的方法。常見的類型是把非對稱物體(挖空局部為球體)補成球體，即先把挖去的局部“填補〞上，使其成為半徑為R的完整球體，再根據(jù)萬有引力公式，分別計算出半徑為R的球體和“填補〞上的球體對物體的萬有引力，最后兩引力相減即可得到答案。2．兩個質(zhì)量分布均勻、密度相同且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?，F(xiàn)將其中一個小球中挖去半徑為原球