鲁科版必修2 第5章第1节 万有引力定律及引力常量的测定 课件（36张） (1).ppt

第5章万有引力定律及其应用 第1节万有引力定律及引力常量的测定 第5章万有引力定律及其应用 第5章万有引力定律及其应用 学习目标1 了解开普勒三定律的内容 2 掌握万有引力定律的内容 表达式及适用条件 并会用其解决简单的问题 3 了解引力常量g 并掌握其测定方法及意义 一 行星运动的规律1 开普勒三大定律 太阳 相等 立方 平方 2 为便于研究问题 通常认为行星绕太阳做 运动 匀速圆周 想一想 1 太阳系中 同一行星在整个运动过程中速度大小相等吗 在哪一点最大 提示 不相等 近日点最大 二 万有引力定律1 内容 自然界中任何两个物体都是 的 引力的方向沿 引力的大小f与这两个物体质量的乘积m1m2成 与这两个物体间距离r的平方成反比 2 适用条件 两质点之间 相互吸引 两物体的连线 正比 两质点 相距1m 4 月 地 检验 证明了地球与物体间的引力与天体间的引力具有 相同性质 判一判 2 1 两个物体间的万有引力的大小总相等 2 两个物体间的万有引力是一对平衡力 3 地球上的物体所受重力和地球对该物体的万有引力是同一个力 提示 1 2 3 三 引力常量的测定及其意义1 测定 由英国物理学家 利用扭秤实验测出 现在 用更精确的方法测得引力常量g 2 意义 使万有引力定律有了真正的实用价值 想一想 3 万有引力定律是牛顿在前人的基础上总结归纳后提出来的 引力常量g是牛顿通过实验测出的吗 提示 不是 卡文迪许 6 67 10 11m3 kg s2 对开普勒定律的认识 2013 高考江苏卷 火星和木星沿各自的椭圆轨道绕太阳运行 根据开普勒行星运动定律可知 a 太阳位于木星运行轨道的中心b 火星和木星绕太阳运行速度的大小始终相等c 火星与木星公转周期之比的平方等于它们轨道半长轴之比的立方d 相同时间内 火星与太阳连线扫过的面积等于木星与太阳连线扫过的面积 解析 由开普勒第一定律 轨道定律 可知 太阳位于木星运行轨道的一个焦点上 a错误 火星和木星绕太阳运行的轨道不同 运行速度的大小不可能始终相等 b错误 根据开普勒第三定律 周期定律 知所有行星轨道的半长轴的三次方与它的公转周期的平方的比值是一个常数 c正确 对于某一个行星来说 其与太阳连线在相同的时间内扫过的面积相等 不同行星在相同的时间内扫过的面积不相等 d错误 答案 c 名师归纳开普勒第三定律的应用方法 1 首先判断两个行星的中心天体是否相同 只有对同一个中心天体 开普勒定律才成立 2 明确题中给出的关系 如周期关系 半径关系等 3 利用开普勒定律作出判断或列出方程求解 1 2014 高考浙江卷 长期以来 卡戎星 charon 被认为是冥王星唯一的卫星 它的公转轨道半径r1 19600km 公转周期t1 6 39天 2006年3月 天文学家新发现两颗冥王星的小卫星 其中一颗的公转轨道半径r2 48000km 则它的公转周期t2最接近于 a 15天b 25天c 35天d 45天 1 万有引力定律的四性 万有引力定律的理解及应用 万有引力不仅存在于太阳与行星 地球与月球之间 宇宙间任何两个有质量的物体之间都存在着这种相互吸引的力 两个有质量的物体之间的万有引力是一对作用力和反作用力 总是满足大小相等 方向相反 作用在两个物体上 在地面上的一般物体之间 由于质量比较小 物体间的万有引力比较小 与其他力比较可忽略不计 但在质量巨大的天体之间 或天体与其附近的物体之间 万有引力起着决定性作用 两个物体之间的万有引力只与它们本身的质量和它们间的距离有关 而与所在空间的性质无关 也与周围是否存在其他物体无关 2 万有引力定律适用的条件 1 万有引力定律适用于两个质点间的相互作用 2 两个质量分布均匀的物体 当其间距很大时 适用于该定律 距离r为两物体中心间的距离 3 一个均匀球体与球外一个质点间适用于该定律 其中r为球心到质点间的距离 4 两个物体间的距离远远大于物体本身的大小时 公式也可近似适用 其中r为两物体质心间的距离 特别提醒 1 万有引力定律不仅适用于宏观物体 而且也适用于微观物体 它是自然界中物质间的基本相互作用之一 2 任何物体间的万有引力都是同种性质的力 3 任何有质量的物体间都存在万有引力 一般情况下 分析问题时 只考虑天体间或天体对放入其上的物体的万有引力 质量较小的物体之间万有引力比较小 可以忽略不计 一个质量均匀分布的球体 半径为2r 在其内部挖去一个半径为r的球形空穴 使其表面与球面相切 如图所示 已知挖去小球的质量为m 在球心和空穴中心连线上 距球心d 6r处有一质量为m2的质点 求剩余部分对m2的万有引力大小 名师归纳 2 2014 福州八校高一联考 如图所示 两个半径分别为r1 0 40m r2 0 60m的质量分布均匀的实心球质量分别为m1 4 0kg m2 1 0kg 两球间距离为r 2 0m 则两球间万有引力的大小为 a 6 67 10 11nb 大于6 67 10 11nc 小于6 67 10 11nd 不能确定 c 1 求天体质量的思路绕中心天体运动的其他天体或卫星做匀速圆周运动 做圆周运动的天体 或卫星 的向心力由它与中心天体的万有引力提供 利用此关系建立方程求中心天体的质量 应用万有引力定律估测天体的质量和密度 嫦娥一号 是我国首次发射的探月卫星 它在距月球表面高度为200km的圆形轨道上运行 运行周期为127分钟 已知引力常量g 6 67 10 11n m2 kg2 月球半径约为1 74 103km 利用以上数据估算月球的质量约为 a 8 1 1010kgb 7 4 1013kgc 5 4 1019kgd 7 4 1022kg d 规律总结计算天体质量的方法技巧 1 利用天体运动求解天体质量时 只能将被求天体作为中心天体 研究其环绕天体的近似匀速圆周运动进行求解 2 由于向心力表达式较多 要根据已知条件选择合适的公式进行求解 3 正确理解向心力表达式中的r的含义 它不是环绕天体到中心天体表面的距离 而是环绕天体球心到中心天体球心的距离 c 易错辨析 万有引力和重力关系辨析 范例 假如地球自转速度增大 关于物体所受的重力 下列说法正确的是 a 放在赤道地面上物体的万有引力变大b 放在两极地面上的物体的重力不变c 放在赤道地面上物体的重力不变d 放在两极地面上物体的重力增加 错因分析 本题易错选项及错误原因分