【中學(xué)教材全解】2020-2021學(xué)年人教版高中物理必修2-第6章-第3節(jié)-萬(wàn)有引力定律課時(shí)學(xué)案

第3節(jié)萬(wàn)有引力定律學(xué)習(xí)目標(biāo)1.了解萬(wàn)有引力定律發(fā)覺(jué)的思路和過(guò)程，知道地球表面四周重物的運(yùn)動(dòng)與天體運(yùn)動(dòng)的統(tǒng)一性。2.知道萬(wàn)有引力是一種存在于全部物體之間的吸引力，知道萬(wàn)有引力定律的適用范圍。3.會(huì)用萬(wàn)有引力定律解決簡(jiǎn)潔的引力計(jì)算問(wèn)題，知道萬(wàn)有引力定律公式中QUOTE的物理意義，了解引力常量QUOTE的測(cè)定在科學(xué)歷史上的重大意義。4.了解萬(wàn)有引力定律的發(fā)覺(jué)的意義，體會(huì)在科學(xué)規(guī)律發(fā)覺(jué)過(guò)程中猜想與求證的重要性。自主學(xué)習(xí)1.假定維持月球繞地球公轉(zhuǎn)的力與使得蘋(píng)果下落的力真的是同一種力，同樣遵從_______定律，由于月球軌道半徑約為地球半徑（蘋(píng)果到地心的距離）的60倍，所以月球軌道上一個(gè)物體受到的引力是在地球上時(shí)的倍。2.由牛頓其次定律可知，月球在軌道上運(yùn)動(dòng)的加速度(即月球公轉(zhuǎn)的向心加速度)是它在地面四周下落時(shí)的加速度(自由落體加速度)的。3.依據(jù)牛趕忙代測(cè)出的月球公轉(zhuǎn)周期QUOTE和軌道半徑QUOTE，算出月球在軌道的向心加速度QUOTE=。4.自然界中兩個(gè)物體都相互吸引，引力的大小跟物體的成正比，與它們之間距離QUOTE的成反比。5.萬(wàn)有引力定律的表達(dá)式為QUOTE。6.引力常量是由物理學(xué)家利用扭秤裝置測(cè)得，QUOTEN·QUOTE。自我檢測(cè)1.（單選）下列關(guān)于萬(wàn)有引力的說(shuō)法，正確的是（）A.萬(wàn)有引力只是宇宙中各天體之間的作用力B.萬(wàn)有引力是宇宙中具有質(zhì)量的物體間普遍存在的相互作用力C.地球上的物體以及地球四周的物體除受到地球?qū)λ鼈兊娜f(wàn)有引力外還受到重力作用D.太陽(yáng)對(duì)地球的萬(wàn)有引力大于地球?qū)μ?yáng)的萬(wàn)有引力2.（單選）關(guān)于萬(wàn)有引力定律和引力常量的發(fā)覺(jué)，下列說(shuō)法中正確的是（）A.萬(wàn)有引力定律是由開(kāi)普勒發(fā)覺(jué)的，而引力常量是由伽利略測(cè)定的B.萬(wàn)有引力定律是由開(kāi)普勒發(fā)覺(jué)的，而引力常量是由卡文迪許測(cè)定的C.萬(wàn)有引力定律是由牛頓發(fā)覺(jué)的，而引力常量是由胡克測(cè)定的D.萬(wàn)有引力定律是由牛頓發(fā)覺(jué)的，而引力常量是由卡文迪許測(cè)定的3.（單選）2021年3月底，泰國(guó)和中國(guó)簽署協(xié)議，泰國(guó)成為中國(guó)國(guó)產(chǎn)“北斗導(dǎo)航系統(tǒng)”的首個(gè)海外顧客，若某顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星質(zhì)量為QUOTE、離地球表面的高度為QUOTE，地球質(zhì)量為QUOTE、半徑為QUOTE，QUOTE為引力常量，則地球?qū)υ摫倍穼?dǎo)航衛(wèi)星的萬(wàn)有引力大小為（）A.QUOTE B.QUOTEC.QUOTE D.QUOTE課內(nèi)探究一、月—地檢驗(yàn)1.請(qǐng)思考以下四個(gè)問(wèn)題（1）行星為何能圍繞太陽(yáng)做圓周運(yùn)動(dòng)?（2）月球?yàn)槭裁茨車@地球做圓周運(yùn)動(dòng)?（3）人造衛(wèi)星為什么能圍繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)?（4）地面上物體受到的力與上述天體間的引力是相同性質(zhì)的力嗎?2.關(guān)于月—地檢驗(yàn)，回答以下兩個(gè)問(wèn)題（1）月—地檢驗(yàn)的目的是什么?（2）月—地檢驗(yàn)的驗(yàn)證原理是怎樣的?3.請(qǐng)你依據(jù)“月—地檢驗(yàn)”的原理驗(yàn)證“天上”的力與“地上”的力是同一種性質(zhì)的力。分析思路：依據(jù)牛頓其次定律,物體在月球軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度(月球公轉(zhuǎn)的向心加速度)也就應(yīng)當(dāng)是它在地面四周下落時(shí)的加速度(自由落體加速度)的QUOTE。依據(jù)驗(yàn)證原理,若“天上”與“地上”是同種性質(zhì)的力，由“平方反比”規(guī)律及地球表面的重力加速度，可求得月球運(yùn)動(dòng)的向心加速度。依據(jù)人們觀測(cè)到的月球繞地球運(yùn)動(dòng)的周期,及月、地間的距離,可運(yùn)用公式QUOTE求得月球運(yùn)動(dòng)的向心加速度。若兩次求得結(jié)果在誤差范圍內(nèi)相等,就驗(yàn)證了結(jié)論。若兩次求得結(jié)果在誤差范圍內(nèi)不相等,則說(shuō)明“天上”與“地上”的力不是同一種性質(zhì)的力。理論推導(dǎo)：二、萬(wàn)有引力定律1.萬(wàn)有引力定律（1）既然太陽(yáng)與行星間、地球與月球間、地球與地面物體間的力遵從“平方反比”的規(guī)律，是否任意兩個(gè)物體間都有這樣的力呢？（2）閱讀教材第40頁(yè)“萬(wàn)有引力定律”部分內(nèi)容，總結(jié)萬(wàn)有引力定律的內(nèi)容及表達(dá)式。（3）萬(wàn)有引力定律的適用條件是什么？拓展結(jié)論：萬(wàn)有引力定律四共性質(zhì)的理解：四性內(nèi)容普遍性由于自然界中任何兩個(gè)物體都相互吸引,所以萬(wàn)有引力不僅存在于星球間,_______的物體之間都存在著相互作用的吸引力相互性兩個(gè)物體之間的萬(wàn)有引力是一對(duì)________力，總是大小相等、方向相反宏觀性在通常狀況下,萬(wàn)有引力格外小,只有質(zhì)量巨大的星球間或天體與天體四周的物體間,它的存在才有實(shí)際的物理意義,故在分析地球表面物體受力時(shí),________地面物體之間的萬(wàn)有引力,只考慮_________的引力特殊性兩個(gè)物體間的萬(wàn)有引力只與它們本身的質(zhì)量和它們間的距離有關(guān)，而與所在空間的性質(zhì)_________關(guān)，也與四周是否存在其他物體無(wú)關(guān)例1（單選）關(guān)于萬(wàn)有引力公式QUOTE，以下說(shuō)法中正確的是（）A.公式只適用于星球之間的引力計(jì)算，不適用于質(zhì)量較小的物體B.當(dāng)兩物體間的距離趨近于0時(shí)，萬(wàn)有引力趨近于無(wú)窮大C.兩物體間的萬(wàn)有引力也符合牛頓第三定律D.公式中引力常量QUOTE是比例系數(shù)，沒(méi)有單位2.萬(wàn)有引力與重力的關(guān)系（1）重力和萬(wàn)有引力是同一種力嗎？（2）重力和萬(wàn)有引力是怎樣的關(guān)系？例2蘋(píng)果自由落向地面時(shí)加速度的大小為QUOTE，在離地面高度等于地球半徑處做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的人造衛(wèi)星的向心加速度為多大？例3最近幾十年，人們對(duì)探測(cè)火星格外感愛(ài)好，先后曾放射過(guò)多個(gè)探測(cè)器，火星探測(cè)器“火星探路者”曾于1997年登上火星。2004年，又有“士氣”號(hào)和“機(jī)遇”號(hào)探測(cè)器登上火星。已知地球質(zhì)量約是火星質(zhì)量的9.3倍，地球直徑約是火星直徑的1.9倍。求地球表面和火星表面的重力加速度之比。三、引力常量1.引力常量的大小及其物理意義通常取QUOTEN·QUOTE,引力常量在數(shù)值上等于兩個(gè)質(zhì)量都是kg的質(zhì)點(diǎn)相距_______m時(shí)的相互吸引力。說(shuō)明：由于引力常量QUOTE很小，我們?nèi)粘＝佑|的物體的質(zhì)量又不是很大，所以我們很難覺(jué)察到它們之間的引力。例如兩個(gè)質(zhì)量各為50kg的人相距1m時(shí)，他們相互間的引力相當(dāng)于幾粒塵埃的重力。但是，天體之間存在巨大的引力，太陽(yáng)對(duì)地球的引力可以將直徑為幾千米的鋼柱拉斷。2.闡述測(cè)定引力常量的重大意義。鞏固練習(xí)1.（單選）關(guān)于萬(wàn)有引力，下列說(shuō)法正確的是（）A.萬(wàn)有引力只有在天體與天體之間才能明顯表現(xiàn)出來(lái)B.一個(gè)蘋(píng)果由于其質(zhì)量很小，所以它受的萬(wàn)有引力幾乎可以忽視C.地球?qū)θ嗽煨l(wèi)星的萬(wàn)有引力遠(yuǎn)大于衛(wèi)星對(duì)地球的萬(wàn)有引力D.地球表面的大氣層是由于萬(wàn)有引力約束而存在于地球表面四周2.（單選）下列關(guān)于萬(wàn)有引力和萬(wàn)有引力定律的理解正確的是（）A.不能看做質(zhì)點(diǎn)的兩物體間不存在相互作用的引力B.只有能看做質(zhì)點(diǎn)的兩物體間的引力才能用QUOTE計(jì)算C.由QUOTE知，兩物體間距離QUOTE減小時(shí)，它們之間的引力增大D.引力常量的大小首先是由牛頓測(cè)出來(lái)的，且等于QUOTEN·QUOTE圖6-3-13.（單選）如圖6-3-1所示，兩球間的距離為QUOTE，兩球的質(zhì)量分布均勻，大小分別為QUOTE和QUOTE，半徑分別為QUOTE和QUOTE，則兩球間的萬(wàn)有引力大小為（）圖6-3-1A.QUOTE