高考物理主题一曲线运动与万有引力定律1.3万有引力定律及其应用1.3.1万有引力定律课件粤教版.pptx

1.3 万有引力定律及其应用,1.3.1 万有引力定律,一、天体究竟做怎样的运动 观图助学,如图所示是太阳系中行星运行示意图，请思考：行星绕太阳运动的轨迹是圆还是椭圆？行星绕太阳运动有哪些规律？,1.地心说：_是宇宙的中心，而且是静止不动的，太阳、月亮以及其他行星都绕_运动。代表人物是_。 2.日心说：_是宇宙的中心，而且是静止不动的，地球以及其他行星都绕太阳运动。代表人物是_。 3.开普勒行星运动定律 (1)开普勒第一定律(轨道定律) 内容：所有的行星围绕太阳运动的轨道都是_，太阳位于椭圆的一个_上。如图所示。,地球,地球,托勒密(古希腊),太阳,哥白尼(波兰),椭圆,焦点,理解：开普勒第一定律说明不同行星绕太阳运动时的椭圆轨道虽然不同，但有一个_的焦点。 (2)开普勒第二定律(面积定律) 内容：行星和太阳之间的连线，在相等的时间内扫过_的面积。如图所示。,共同,理解：行星靠近太阳的过程中都是向心运动，速度_，在近日点速度最_；行星远离太阳的过程中都是离心运动，速度_，在远日点速度最_。,相同,增大,大,减小,小,平方,立方,无关,有关,理解概念,判断下列说法是否正确。 (1)太阳系中所有行星都绕太阳做椭圆运动。( ) (2)太阳系中各行星到太阳的距离各不相同。( ) (3)围绕太阳运动的各行星的速率是不变的。( ) (4)太阳系中越是离太阳远的行星，运行周期就越大。( ),二、万有引力定律 观图助学,如图是牛顿对苹果落地的思考的画面，请思考：苹果为什么会落向地面？苹果对地球有作用力吗？,1.内容：宇宙间的一切物体都是互相吸引的。两个物体间引力的方向在它们的_上，引力的大小跟它们的_成正比，跟它们之间的_ _成反比。,连线,质量的乘积,距离的二次方,说明：(1)G为引力常数，其数值由英国科学家_测量得出，常取G_ Nm2/kg2。 (2)r为两个质点间的距离或质量均匀的两个球体的_之间的距离。,卡文迪许,6.671011,球心,理解概念,判断下列说法是否正确。 (1)万有引力定律公式中G为引力常数，与两个物体的质量无关。( ) (2)不能看作质点的两物体间不存在相互作用的引力。( ) (3)行星绕太阳运动的椭圆轨道可以近似地看作圆形轨道，其向心力来源于太阳对行星的引力。( ),对开普勒定律的理解,要点归纳 1.开普勒第一定律解决了行星轨道问题 行星的运行轨道都是椭圆，不同行星轨道的半长轴不同，即各行星的椭圆轨道大小不同，但所有轨道都有一个共同的焦点，太阳在此焦点上。因此开普勒第一定律又叫焦点定律。,2.开普勒第二定律解决了行星绕太阳运动的速度大小问题 (1)如图1所示，如果时间间隔相等，由开普勒第二定律知，面积SASB，可见离太阳越近，行星在相等时间内经过的弧长越长，即行星的速率越大。因此开普勒第二定律又叫面积定律。,图1 (2)近日点、远日点分别是行星距离太阳的最近点、最远点。同一行星在近日点速度最大，在远日点速度最小。,3.开普勒第三定律解决了行星周期的长短问题,图2,试题案例 例1 (多选)关于行星绕太阳运动的说法正确的是( ) A.太阳系中的八大行星有一个共同的轨道焦点 B.太阳系中的八大行星的轨道有的是圆形，并不都是椭圆 C.行星的运动方向总是沿着轨道的切线方向 D.行星的运动方向总是与它和太阳的连线垂直 解析 太阳系中的八大行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，而太阳位于八大行星椭圆轨道的一个公共焦点上，选项A正确，B错误；行星的运动是曲线运动，运动方向总是沿着轨道的切线方向，选项C正确；行星从近日点向远日点运动时，行星的运动方向和它与太阳连线的夹角大于90，行星从远日点向近日点运动时，行星的运动方向和它与太阳连线的夹角小于90，选项D错误。 答案 AC,针对训练1 (多选)关于卫星绕地球的运动，根据开普勒定律，可以推出的正确结论有( ) A.人造地球卫星的轨道都是椭圆，地球在椭圆的一个焦点上 B.卫星绕地球运动的过程中，其速率与卫星到地心的距离有关，距离小时速率小 C.卫星离地球越远，周期越大,答案 AC,万有引力定律,观察探究,如图3所示，天体是有质量的，人是有质量的，地球上的其他物体也是有质量的。,图3 (1)任意两个物体之间都存在万有引力吗？为什么通常两个物体间感受不到万有引力，而太阳对行星的引力可以使行星围绕太阳运转？ (2)地球对人的万有引力与人对地球的万有引力大小相等吗？,答案 (1)任意两个物体间都存在着万有引力。但由于地球上物体的质量一般很小(相比于天体质量)，地球上两个物体间的万有引力远小于地面对物体的摩擦力，通常感受不到，但天体质量很大，天体间的引力很大，对天体的运动起决定作用。 (2)相等。它们是一对相互作用力。,探究归纳 1.测定G值的意义 (1)证明了万有引力定律的存在； (2)使万有引力定律有了真正的实用价值。 2.万有引力定律的适用条件,(2)当物体不能看成质点时，可以把物体假想分割成无数个质点，求出物体上每一个质点与另一个物体上所有质点间的万有引力，然后求合力。,试题案例 例2 (多选)下列说法正确的是( ),解析 万有引力定律适用于两质点间的相互作用，当两球体质量分布均匀时，可认为球体质量分布在球心，然后计算万有引力，故A、D项正确；当r0时，两物体不能视为质点，万有引力定律不再适用，B项错误；大球M周围物体对小球m的引力的合力为零，故C项错误。 答案 AD,万有引力的特点 1.万有引力的普遍性。万有引力不仅存在于星球间，任何客观存在的有质量的物体之间都存在着这种相互吸引力。 2.万有引力的相互性。两个物体相互作用的引力是一对作用力和反作用力，它们大小相等，方向相反，分别作用于两个物体上。 3.万有引力的宏观性。在通常情况下，万有引力非常小，只是在质量巨大的星球间或天体与天体附近的物体间，它的存在才有实际的物理意义。,针对训练2 (多选)如图4所示，三颗质量均为m的地球同步卫星等间隔分布在半径为r的圆轨道上，设地球质量为M，半径为R。下列说法正确的是( ),图4,答案 BC,重力与万有引力的关系,地球对物体的引力是物体受到重力的根本原因，但重力又不完全等于引力，这是因为地球在不停地自转，地球上的一切物体都随着地球的自转而绕地轴做匀速圆周运动，这就需要向心力，这个向心力来自地球对物体的引力F，它是引力的一个分力，如图5所示，引力F的另一个分力才是物体的重力mg。,图5,1.重力与纬度的关系 在赤道上时，引力F、重力mg、向心力F向三力同向，满足FF向mg。在两极时，由于向心力F向0，则mgF。在其他位置，mg、F与F向不在一条直线上，遵从平行四边