萬有引力定律課件-高一下學(xué)期物理人教版

第2節(jié)

萬有引力定律第7章萬有引力與宇宙航行

1.理解太陽與行星間引力的存在.2.能根據(jù)開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律和牛頓第三定律推導(dǎo)出太陽與行星間的引力表達(dá)式.3.了解萬有引力定律得出的思路和過程，理解萬有引力定律的含義，掌握萬有引力定律的公式.教學(xué)目標(biāo)開普勒第一定律：所有的行星圍繞太陽運(yùn)動(dòng)的軌道是橢圓，太陽處在所在橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上.

開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律復(fù)習(xí)回顧開普勒第二定律：對(duì)于每一個(gè)行星而言，太陽和行星的連線在相等的時(shí)間內(nèi)掃過相等的面積.第二定律揭示了行星在橢圓軌道上運(yùn)動(dòng)經(jīng)過不同位置的快慢情況，近日點(diǎn)附近速度大，遠(yuǎn)日點(diǎn)附近速度小.

開普勒第三定律:所有行星的軌道的半長軸的三次方跟它的公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等.第三定律揭示了不同行星雖然橢圓軌道和環(huán)繞周期不同，但由于中心天體相同，所以共同遵循軌道半長軸的三次方與周期的二次方比值相同的規(guī)律。

一、開普勒第一定律：近似圓周，太陽在圓心二、開普勒第二定律：行星繞太陽做勻速圓周運(yùn)動(dòng)三、開普勒第三定律:

r(k與行星無關(guān))行星運(yùn)動(dòng)的簡化的模型伽利略行星的運(yùn)動(dòng)是受到了來自太陽的類似于磁力的作用，與距離成反比.行星的運(yùn)動(dòng)是太陽吸引的緣故，并且力的大小與到太陽距離的平方成反比.

在行星的周圍有旋轉(zhuǎn)的物質(zhì)(以太)作用在行星上，使得行星繞太陽運(yùn)動(dòng).開普勒笛卡爾胡克一切物體都有合并的趨勢(shì)?？茖W(xué)的足跡牛頓(1643—1727)英國著名的物理學(xué)家當(dāng)年牛頓在前人研究的基礎(chǔ)上，也經(jīng)過類似的思考，并憑借其超凡的數(shù)學(xué)能力和堅(jiān)定的信念，深入研究，最終發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律.太陽行星a誘思：簡化為圓周運(yùn)動(dòng)后，行星繞太陽運(yùn)動(dòng)可看成勻速圓周運(yùn)動(dòng)還是變速圓周運(yùn)動(dòng)？為什么？簡化行星繞太陽做勻速圓周運(yùn)動(dòng)需要的向心力由什么力來提供呢？這個(gè)力的方向怎樣？行星r知識(shí)點(diǎn)一行星與太陽間的引力誘思：太陽對(duì)行星的引力提供向心力，那這個(gè)力大小有什么樣的定量關(guān)系？若已知某行星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑為r，線速度為v，質(zhì)量為m。問題1：行星繞太陽做勻速圓周運(yùn)動(dòng)所需要的向心力的表達(dá)式是怎樣的？問題2：天文觀測(cè)難以直接得到行星運(yùn)動(dòng)的線速度v，但可得到行星的公轉(zhuǎn)周期T，線速度v與公轉(zhuǎn)周期T的關(guān)系是怎樣的？寫出用公轉(zhuǎn)周期T表示的向心力的表達(dá)式。

消去v問題3：不同行星的公轉(zhuǎn)周期是不同的，引力跟太陽與行星間的距離關(guān)系的表達(dá)式中不應(yīng)出現(xiàn)周期T，如何消去周期T開普勒第三定律消去T關(guān)系式中m是受力天體還是施力天體的質(zhì)量？消去v消去T探究過程重現(xiàn)結(jié)論二：行星對(duì)太陽的引力跟太陽的質(zhì)量成正比，與行星、太陽之間的距離的二次方成反比.結(jié)論一：太陽對(duì)行星的引力跟行星的質(zhì)量成正比，與行星、太陽之間的距離的二次方成反比.類比法G為比例系數(shù)，與太陽、行星無關(guān)

方向：沿著太陽與行星間的連線結(jié)論三:太陽與行星間引力的大小與太陽的質(zhì)量、行星的質(zhì)量成正比，與兩者距離的二次方成反比作用力和反作用力地球繞太陽運(yùn)動(dòng)，月球繞地球運(yùn)動(dòng)，它們之間的作用力是同一種性質(zhì)的力嗎？這種力與地球?qū)渖咸O果的吸引力也是同一種性質(zhì)的力嗎？牛頓的思考：地球?qū)υ虑虻囊?月球繞地球公轉(zhuǎn)的加速度：1、先假定地球?qū)υ虑虻囊吞柵c行星間的作用力是同一種力.Rr“月——地”檢驗(yàn)示意圖知識(shí)點(diǎn)二月——地檢驗(yàn)地球?qū)μO果的引力:蘋果下落的加速度:月球軌道半徑：r≈60R

Rr“月——地”檢驗(yàn)示意圖2、假設(shè)地球?qū)μO果的吸引力也是同一種力在牛頓的時(shí)代，已能比較精確測(cè)定：月球與地球的距離r≈60R=3.84×108m月球公轉(zhuǎn)周期T=27.3天≈2.36×106s地球的自由落體加速度g=9.8m/s2求月球公轉(zhuǎn)的向心加速度：實(shí)際測(cè)量計(jì)算與假設(shè)的理論推導(dǎo)結(jié)果一致,數(shù)據(jù)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，真的遵從相同的規(guī)律！我們的思想還可以更加解放！是否宇宙中任意兩個(gè)物體之間都有這樣的力呢1.內(nèi)容：自然界中任何兩個(gè)物體都相互吸引，引力的方向在它們的連線上，引力的大小F與物體的質(zhì)量m1和m2的乘積成正比，與它們的距離r的二次方成反比.2.公式：m1、m2---兩物體的質(zhì)量r---兩物體間的距離，對(duì)于質(zhì)量分布均勻的球體，r為兩個(gè)球心之間的距離.G---比例系數(shù)，叫引力常量，適用于任何物體.知識(shí)點(diǎn)三萬有引力定律這個(gè)引力常量的出現(xiàn)要比萬有引力定律晚一百多年！是英國的物理學(xué)家卡文迪許測(cè)出來的。知識(shí)點(diǎn)四引力常量意義：證明了萬有引力的存在；使萬有引力定律有了真正的實(shí)用價(jià)值；標(biāo)志著力學(xué)實(shí)驗(yàn)精密程度的提高，開創(chuàng)了測(cè)量弱引力的新時(shí)代.卡文迪許引力常量的普適性見證萬有引力的正確性.

例1.下列關(guān)于萬有引力公式

的說法中正確的是（）

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零時(shí)，萬有引力趨近于無窮大C.兩物體間的萬有引力也符合牛頓第三定律D.公式中萬有引力常量G的值是牛頓規(guī)定的C典例分析例2.如圖所示，r雖然大于兩球的半徑，但兩球的半徑不能忽略，而球的質(zhì)量分布均勻，大小分別為m1與m2，則兩球間萬有引力的大小為()Dr1rr2兩球心間的距離解析:二、月地檢驗(yàn)1、猜想2、驗(yàn)證3、結(jié)論三、萬有引力定律1、內(nèi)容2、表達(dá)式3、適用條件四、引力常量的測(cè)量一、行星與太陽間的引力本課小結(jié)1.對(duì)于萬有引力定律的表述式，下列說法中正確的是()A.公式中G為引力常量，它是由實(shí)驗(yàn)測(cè)得的，而不是人為規(guī)定的B.當(dāng)r趨近于零時(shí)，萬有引力趨于無窮大C.m1與m2受到的引力大小總是相等的，方向相反，是一對(duì)平衡力D.m1與m2受到的引力大小總是相等的，而與m1、m2是否相等無關(guān)AD隨堂練習(xí)2.為了將天上的力和地上的力統(tǒng)一起來，牛頓進(jìn)行了著名的“月—地檢驗(yàn)”.“月—地檢驗(yàn)”比較的是（）A.月球表面上物體的重力加速度和地球公轉(zhuǎn)的向心加速度B.月球表面上物體的重力加速度和地球表面上物體的重力加速度C.月球公轉(zhuǎn)的向心加速度和地球公轉(zhuǎn)的向心加速度D.月球公轉(zhuǎn)的向心加速度和地球表面上物體的重力加速度

D3.若想檢驗(yàn)“使月球繞地球運(yùn)動(dòng)的力”與“使蘋果落地的力”是否遵循同樣的規(guī)律，在已知月地距離約為地球半徑60倍的情況下，需要驗(yàn)證（）A.地球吸引月球的力約為地球吸引蘋果的力的B.月球公轉(zhuǎn)的加速度約為蘋果落向地面加速度的C.自由落體在月球表面的加速度約為地球表面的D.蘋果在月球表面受到的引力約為在地球表面的B4.我國嫦娥四號(hào)探測(cè)器成功在月球背面軟著陸。在探測(cè)器“奔向”月球的過程中，用h表示探測(cè)器與地球表面的距離，F(xiàn)表示它所受的地球引力，能夠描述F隨h變化關(guān)系的圖象是（）

A

B

C

DD