2024-2025學(xué)年新教材高中物理第七章萬有引力與宇宙航行第2節(jié)萬有引力定律學(xué)案新人教版必修2

PAGE1-第2節(jié)萬有引力定律學(xué)習(xí)目標1.知道萬有引力存在于隨意兩個物體之間,知道其表達式和適用范圍。2.理解萬有引力定律的推導(dǎo)過程,相識在科學(xué)規(guī)律發(fā)覺過程中大膽猜想與嚴格求證的重要性。3.知道萬有引力定律的發(fā)覺使地球上的重物下落與天體運動完成了人類相識上的統(tǒng)一。4.會用萬有引力定律解決簡潔的引力計算問題,知道萬有引力定律公式中r的物理意義,了解引力常量G的測定在科學(xué)歷史上的重大意義。自主預(yù)習(xí)一、太陽與行星間的引力[填空]1.表達式F=。

2.方向:。

二、萬有引力定律[填空]1.內(nèi)容:自然界中任何兩個物體都相互,引力的方向在,引力的大小與成正比、與它們之間距離r的二次方成比。

2.表達式:F=,式中各物理量均采納單位制。

3.引力常量G=,由測定。

課堂探究1.太陽與行星間的引力[情境設(shè)問]行星的實際運動是橢圓運動,但我們還不了解橢圓運動規(guī)律,那應(yīng)當怎么辦?能把它簡化成什么運動呢?結(jié)論1:在中學(xué)階段,將橢圓運動簡化成運動。

[科學(xué)推理與論證]請同學(xué)們依據(jù)圓周運動內(nèi)容以及牛頓第三定律,試推導(dǎo)引力的大小。結(jié)論2:引力的大小。

2.月—地檢驗[科學(xué)推理與論證]請同學(xué)們利用假設(shè)法并依據(jù)牛頓其次定律,推理得出太陽與行星之間的力、地球與月球之間的力以及地球與地球表面物體之間的力是否屬于同種性質(zhì)的力。結(jié)論3:這三種力屬于的力。

3.萬有引力定律引力常量[歸納總結(jié)]請同學(xué)們總結(jié)萬有引力定律的內(nèi)容、表達式、意義,閱讀教材了解引力常量。結(jié)論4:內(nèi)容。

表達式

引力常量。

[思索與探討]請分析萬有引力定律表達式的適用范圍以及萬有引力定律的意義。[例題展示]【例題1】如圖所示,兩個半徑同為r的質(zhì)量同為m的質(zhì)量勻稱的小球緊靠在一起,則它們之間的萬有引力為 ()A.G B.G C.G D.無窮大[變式訓(xùn)練1]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,則兩個大鐵球之間的萬有引力為()A.2F B.4F C.8F D.16F【例題2】如圖所示,已知大球半徑為R,質(zhì)量為M,現(xiàn)將大球內(nèi)部挖去一球形空穴,空穴的半徑為,并且跟大球相切,小球球心為O',在兩球心連線外側(cè)有一距離O為d,質(zhì)量為m的質(zhì)點P,求它受到大球剩余陰影部分的萬有引力。[變式訓(xùn)練2]如圖所示,P點為水平地面上的一點,假定在P點正下方有一球形空腔,該地區(qū)重力加速度的大小就會與正常狀況有微小偏離,這種現(xiàn)象稱為“重力加速度反?！薄？涨粎^(qū)域四周勻稱分布的巖石密度為ρ。已知引力常量為G,球形空腔體積為V,球心O深度為d(遠小于地球半徑),在地球表面可以近似認為物體所受地球萬有引力等于物體的重力,則P點的重力加速度反常值Δg如何求解?[課堂練習(xí)]1.符合發(fā)覺和完善萬有引力定律歷史事實的是()A.哥白尼提出三大行星運動定律B.卡文迪什提出地心說C.牛頓接受了胡克等科學(xué)家關(guān)于吸引力與兩中心距離的二次方成反比的猜想D.開普勒依據(jù)大量試驗數(shù)據(jù)得出了比例系數(shù)G的大小2.要使兩物體間的萬有引力減小到原來的,下列方法可采納的是()A.使兩物體的質(zhì)量各減小一半,距離不變B.使其中一個物體的質(zhì)量及距離增大到原來的2倍C.使兩物體間的距離增為原來的2倍,質(zhì)量不變D.使兩物體的質(zhì)量和距離都減小為原來的3.關(guān)于萬有引力和萬有引力定律的理解正確的是 ()A.m1與m2受到的引力總是大小相等、方向相反,是一對平衡力B.m1與m2受到的引力總是大小相等的,而與m1、m2是否相等無關(guān)C.不能看作質(zhì)點的兩物體間不存在相互作用的引力D.只有能看作質(zhì)點的兩物體間的引力才能用F=G計算4.(多選)對于萬有引力定律的表述式F=G,下面說法正確的是()A.公式中G為引力常量,它是由試驗測得的,而不是人為規(guī)定的B.當m1與m2肯定時,隨著r的減小,萬有引力漸漸增大,當r→0時,萬有引力F→∞C.m1與m2受到的引力是一對平衡力D.m1與m2受到的引力總是大小相等、方向相反,互為作用力和反作用力5.地球表面重力加速度為g,忽視地球自轉(zhuǎn)的影響,在距地面高度為h的空中重力加速度是地面上重力加速度的幾倍?已知地球半徑為R。核心素養(yǎng)專練1.(多選)在探究太陽與行星間的引力的思索中,屬于牛頓的猜想的是()A.行星運動的軌道是一個橢圓B.行星運動的半徑越大,其做圓周運動的運動周期越小C.使行星沿圓軌道運動,須要一個指向圓心的力,這個力就是太陽對行星的吸引力D.任何兩個物體之間都存在太陽和行星之間存在的這種類型的引力2.如圖所示,兩個半徑分別為r1=0.40m,r2=0.60m,質(zhì)量分布勻稱的實心球質(zhì)量分別為m1=4.0kg、m2=1.0kg,兩球間距離r0=2.0m,則兩球間的相互引力的大小為(G=6.67×10-11N·m2/kg2)()A.6.67×10-11N B.大于6.67×10-11NC.小于6.67×10-11N D.不能確定3.假設(shè)有一星球的密度與地球相同,但它表面處的重力加速度是地球表面重力加速度的4倍,則該星球的質(zhì)量是地球質(zhì)量的()A. B.4倍 C.16倍 D.64倍4.設(shè)想把質(zhì)量為m的物體放在地球的中心,地球質(zhì)量為M、半徑為R,則物體與地球間的萬有引力為()A.零 B.無窮大 C. D.5.火星半徑約為地球半徑的一半,火星質(zhì)量約為地球質(zhì)量的。一位宇航員連同宇航服在地球上的質(zhì)量為50kg。求:(1)在火星上宇航員所受的重力為多少?(2)宇航員在地球上可跳1.5m高,他在火星上可跳多高?(地球表面的重力加速度g取10m/s2)參考答案自主預(yù)習(xí)一、1.F=G2.沿著太陽和行星的連線二、1.吸引它們的連線上物體的質(zhì)量m1和m2的乘積反2.G國際3.6.67×10-11N·m2/kg2卡文迪什[課堂探究]結(jié)論1:圓周運動結(jié)論2:F=G結(jié)論3:同種性質(zhì)結(jié)論4: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。F=GG=6.67×10-11N·m2/kg2思索與探討兩質(zhì)點間(兩物體間距遠大于物體的線度);兩均質(zhì)球體間(r為兩球球心間的距離);質(zhì)點與球體間(r為點到球心間的距離)。做題時肯定留意是否滿意條件。萬有引力定律的意義:把地面上物體的運動規(guī)律和天體運動規(guī)律統(tǒng)一起來;第一次揭示了自然界中一種基本相互作用的規(guī)律;在文化發(fā)展史上也有重要意義。破除迷信,解放思想,建立起相識和探究天體運動規(guī)律的信念?！纠}1】例題分析:題目給的是兩個均質(zhì)球體,可以用萬有引力定律解答,萬有引力定律公式中的r為兩球心間的距離,在本題中兩球心間的距離為2r,然后帶入萬有引力定律公式即可。例題解答:依據(jù)萬有引力定律可得F=G,所以兩球體間的萬有引力為F=G。答案:B[變式訓(xùn)練1]D【例題2】例題分析:本題考查學(xué)生是否能夠敏捷運用萬有引力定律解決問題以及能否正確利用體積公式表示被挖部分的質(zhì)量。質(zhì)量分布勻稱的球體可干脆運用公式,像例題這種不規(guī)則的幾何體不行干脆運用,可采納割補法。即將不規(guī)則的幾何體變成規(guī)則的幾何體,計算出填充后的規(guī)則球體和填充部分各自對質(zhì)點的引力,然后通過矢量運算獲得不規(guī)則物