6.3万有引力定律.doc

金坛市第四中学物理组 业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随课题 6.3 万有引力定律一、教学目标1、知识与技能：在开普勒第三定律的基础上，推导得到万有引力定律，使学生对此规律有初步理解。2、过程与方法：通过牛顿发现万有引力定律的思考过程和卡文迪许扭秤的设计方法，渗透科学发现与科学实验的方法论教育。3、情感、态度与价值观：介绍万有引力恒量的测定方法，增加学生对万有引力定律的感性认识。二、教学重点与难点1、重点：万有引力定律的推导过程及万有引力定律的应用2、难点：太由于一般物体间的万有引力极小，学生对此缺乏感性认识，又无法进行演示实验，故应加强举例。三、课前自主学习1、行星绕太阳做匀速圆周的向心力由谁提供？该力的特点是什么？2、月球绕地球做匀速圆周运动的向心力是不是类似地由地球与月球间的引力提供？3、实验证明即使把苹果放到最高的建筑物或最高的山顶上，苹果的重力也不会明显地减弱，说明地球对苹果的吸引力必定延伸到远得多的地方。那如果把苹果放到月球所在的位置，它们还会不会受到地球给它的重力？4、牛顿猜想：地球对苹果的力、地球对月球的力及太阳对行星的力可能是同一种性质的力，它们可能遵循相同的规律。牛顿时代已经能够精确测定地球表面的重力加速度g=9.8m/s2，也能比较精确地测定月球与地球的距离为60倍地球半径，r=3.8*108m；月球公转的周期为27.3天。试用这些已知条件验证牛顿猜想。5、万有引力定律：四、教学过程1、月地检验地面附近的重力加速度g=9.8m/s2，月球绕地球运动的周期为27.3天，地球半径为R =6.4106m，轨道半径为地球半径的60倍。设质量为m的物体在月球的轨道上运动的加速度（月球公转的向心加速度）为a，则，r=60R，得 代入数据解得 2、万有引力定律在月地检验后，牛顿作了更大胆的设想：是否任意两个物体之间都存在这样的引力？很可能是一般物体的质量比天体质量小得多，它们之间的引力我们不易觉察罢了。于是牛顿将结论大胆推广到宇宙中的一切物体：（1）万有引力定律的内容：自然界中任何两个物体之间都相互吸引，引力大小与m1m2乘积成正比，与r2成反比（2）：公式 （3） 说明：此公式适用于可视为质点的两物体间的引力的计算。如果两物体间的距离远远大于物体本身大小，则两物体看作质点; 对于均匀球体，可视为质量集中于球心。mMRSr对于不能视为质点的物体，可以将物体无限分割成无数个点。3、引力常量的测定直到一百多年后英国物理学家卡文迪许通过实验比较准确地测出了G值。（1）卡文迪许扭秤实验a:仪器：卡文迪许扭秤mb:原理：如图 c:d:通常取G=6.67*10-11N*m2/kg2e: 卡文迪许测出G值的意义： 证明了万有引力的存在。 使得万有引力定律有了实用价值。4、在地球表面附近，物体所受的重力近似等于地球对物体的万有引力，即， 说明：此公式适用于任何星球，任何位置。五、针对训练例题1、为什么我们感觉不到旁边同学的引力呢？下面我们粗略地来计算一下两个质量为50kg，相距0.5m的人之间的引力F=GMm/R2=6.6710-7N例题2、要使两物体间的万有引力减小到原来的1/4，下列办法不可采用的是（ ）A.使两物体的质量各减小一半，距离不变B.使其中一个物体的质量减小到原来的1/4，距离不变C.使两物体间的距离增为原来的2倍，质量不变D.使两物体间的距离和质量都减为原来的1/4例题3、下列关于万有引力定律的适用范围说法正确的是（ ）A.只适用于天体，不适用于地面物体 B.只适用于质点，不适用于实际物体C.只适用于球形物体，不适用与其他形状的物体D.适用于自然界中任意两个物体之间例题4、两颗行星都绕太阳做匀速圆周运动，它们的质量之比m1m2=p，轨道半径之比r1r2=q，则它们的公转周期之比T1T2=_，它们受到太阳的引力之比F1F2=_.例题5、半径为R,质量为M的均匀球体,在其内部挖去一个半径为R/2的小球,在距离大球圆心为L处有一个质量为为m的小球,求此两个球体之间的万有引力.例题6、地球半径为,地面附近的重力加速度为,试求在地面高度为处的重力加速度。例题7、地球质量大约是月球质量的81倍，一个飞行器在地球与月球之间，当地球对它的引力和月球对它的引力大小相等时，这个飞行器距地心的距离与距月心的距离之比为多少？六、学生小结七、课后巩固1、关于万有引力定律的正确说法是（ ）A.天体间万有引力与它们的质量成正比，与它们之间的距离成反比B.任何两个物体都是相互吸引的，引力的大小跟两个物体的质量的乘积成正比，跟它们的距离的平方成反比C.万有引力与质量、距离和万有引力恒量都成正比D.万有引力定律对质量大的物体适用，对质量小的物体不适用2、下列关于万有引力定律说法正确的是( )A.万有引力定律是牛顿发现的 B.万有引力定律适用于质点间的相互作用C.中的是一个比例常数，没有单位D.两个质量分布均匀的球体, 是两球心间的距离3、在万有引力定律的公式中，r是 ( )A对星球之间而言，是指运行轨道的平均半径B对地球表面的物体与地球而言，是指物体距离地面的高度C对两个均匀球而言，是指两个球心间的距离D对人造地球卫星而言，是指卫星到地球表面的高度4、如图所示，两球的半径远小于，而球质量均匀分布，质量为、，则两球间的万有引力大小为（ ） A B. 来C. D.5、火星的半径是地球半径的一半，火星的质量约为地球质量的1/9；那么地球表面50 kg的物体受到地球的吸引力约是火星表面同质量的物体受到火星吸引力的_倍.6、离地面某一高度h处的重力加速度