2020版新教材高中物理第七章万有引力与宇宙航行2万有引力定律课件新人教版必修第二册.pptx

2万有引力定律,必备知识,自我检测,一、行星与太阳间的引力1.太阳对行星的引力(1)行星以太阳为圆心做匀速圆周运动。太阳对行星的引力,就等于行星做匀速圆周运动的向心力。由此推知太阳与行星间引力的方向沿着二者的连线。(2)若行星的质量为m,行星到太阳的距离为r,行星运行周期为,必备知识,自我检测,2.行星对太阳的引力力的作用是相互的,太阳吸引行星,行星也同样吸引太阳,也就是说,在引力性质方面,行星和太阳的地位完全相当,因此,行星对太阳,3.行星与太阳间的引力,力的方向沿着二者的连线。,必备知识,自我检测,二、月地检验1.检验目的:维持地球绕太阳运动、月球绕地球运动的力与地球对树上苹果的引力是否为同一性质的力。2.检测方法:(1)假设地球与月球间的作用力和太阳与行星间的,(2)根据牛顿第二定律,月球绕地球做圆周运动的向心加速度,(3)假设地球对苹果的吸引力也是同一种力,同理可知,苹果自由,必备知识,自我检测,这表明:地面物体所受地球的引力、月球所受地球的引力,与太阳、行星间的引力遵从相同的规律。,必备知识,自我检测,三、万有引力定律1.内容:自然界中任何两个物体都相互吸引,引力的方向在它们的连线上,引力的大小与物体的质量m1和m2的乘积成正比、与它们之间距离r的二次方成反比。,四、引力常量1.牛顿得出了万有引力定律之后,无法算出万有引力的大小,因为当时不知道引力常量G的值。2.牛顿得出万有引力定律100多年后,英国物理学家卡文迪什测量得出引力常量G的值,其数值通常取G=6.6710-11Nm2/kg2。3.引力常量的普适性成了万有引力定律正确性的有力证据。,必备知识,自我检测,1.正误辨析(1)行星绕太阳运动的向心力来自太阳对行星的吸引力。()答案:(2)把行星绕太阳的运动看作匀速圆周运动时,匀速圆周运动的规律同样适用于行星运动。()答案:,卫星之间。()答案:(4)两个普通物体间感受不到万有引力,这说明万有引力只存在于天体之间。()答案:,必备知识,自我检测,(5)万有引力不仅存在于天体之间,也存在于普通物体之间。()答案:(6)引力常量是牛顿首先测出的。()解析:引力常量是由英国物理学家卡文迪什测量得出的。答案:,必备知识,自我检测,2.一个篮球的质量为0.6kg,它所受重力有多大?试估算操场上相距0.5m的两个篮球之间的万有引力,通过计算说明我们通常分析物体的受力时是否需要考虑物体间的万有引力?,答案:5.88N9.6010-11N不需要,探究一,探究二,探究三,随堂检测,行星与太阳间的引力情景导引行星所做的匀速圆周运动与我们平常生活中见到的匀速圆周运动是否符合同样的动力学规律?如果是,分析行星的受力情况。,要点提示:行星运动与平常我们见到的做匀速圆周运动的物体一样,符合同样的动力学规律,遵守牛顿第二定律F=。行星受到太阳的吸引力,此力提供行星绕太阳运转的向心力。,探究一,探究二,探究三,随堂检测,知识归纳1.模型简化(1)将行星绕太阳的椭圆运动看成匀速圆周运动,太阳对行星的引力提供了行星做匀速圆周运动的向心力。,(2)将天体看成质点,且质量集中在球心上。如图所示。,探究一,探究二,探究三,随堂检测,2.太阳对行星的引力(1)推导:,(2)结论太阳对不同行星的引力,与行星的质量m成正比,与行星和太阳间距离r的二次方成反比。,3.行星对太阳的引力,探究一,探究二,探究三,随堂检测,4.行星与太阳间的引力,探究一,探究二,探究三,随堂检测,实例引导例1(多选)下列关于太阳对行星的引力的说法正确的是()A.太阳对行星的引力提供行星做匀速圆周运动的向心力B.太阳对行星引力的大小与太阳的质量成正比,与行星和太阳间的距离的二次方成反比C.太阳对行星的引力是由实验得出的D.太阳对行星的引力规律是由开普勒行星运动规律和行星绕太阳做匀速圆周运动的规律推导出来的解析:太阳对行星的引力提供行星做匀速圆周运动的向心力,其大小是牛顿结合开普勒行星运动定律和圆周运动规律推导出来的,它不是实验得出的,但可以通过天文观测来检验其正确性,故选项A、D正确,C错误。太阳对行星的引力大小与行星的质量成正比,与行星和太阳间距离的二次方成反比,故选项B错误。答案:AD,探究一,探究二,探究三,随堂检测,规律方法正确认识太阳与行星间的引力(1)太阳与行星间的引力大小与三个因素有关:太阳质量、行星质量、太阳与行星间的距离。太阳与行星间引力的方向沿着二者的连线方向。(2)太阳与行星间的引力是相互的,遵守牛顿第三定律。,探究一,探究二,探究三,随堂检测,A.仅B.仅C.仅D.,答案:C,探究一,探究二,探究三,随堂检测,对万有引力定律的理解情景导引如图甲所示,两个挨得很近的人之间的万有引力是不是很大呢?如图乙所示,设想将一个小球放到地球的中心,小球受到的万有引力又是多少呢?,要点提示:两个挨得很近的人,不能看作质点,不能根据万有引力定律求他们间的万有引力。小球放到地球的中心,万有引力定律已不适用。地球的各部分对小球的吸引力是对称的,小球受的万有引力是零。,探究一,探究二,探究三,随堂检测,知识归纳,探究一,探究二,探究三,随堂检测,2.万有引力的四个特性,探究一,探究二,探究三,随堂检测,画龙点睛任何有质量的物体间都存在万有引力,一般情况下,质量较小的物体之间万有引力忽略不计,只考虑天体间或天体对放入其中的物体的万有引力。,探究一,探究二,探究三,随堂检测,实例引导例2两个大小相同的实心小铁球紧靠在一起,它们之间的万有引力为F。若将两个用同种材料制成的半径是小铁球2倍的实心大铁球紧靠在一起,则两大铁球之间的万有引力为()A.2FB.4FC.8FD.16F,答案:D,探究一,探究二,探究三,随堂检测,规律方法对万有引力及万有引力定律表达式的理解(1)万有引力与距离的二次方成反比,而引力常量又极小,故物体间的万有引力一般是极小的,受力分析时可忽略。,探究一,探究二,探究三,随堂检测,变式训练2要使两物体(两物体始终可以看作质点)间万有引力减小到原来的,可采用的方法是()A.使两物体的质量各减小一半,距离保持不变B.使两物体质量各减小一半,距离增至原来的2倍,答案:C,探究一,探究二,探究三,随堂检测,万有引力与重力的关系情景导引如图所示,人站在地球(地球被视为规则的球体)的不同位置,比如赤道、两极或者其他位置,人随地球的自转而做半径不同的匀速圆周运动,请思考:(1)人在地球的不同位置,受到的万有引力大小一样吗?(2)人在地球的不同位置,哪个力提供向心力?大小相同吗?受到的重力大小一样吗?,探究一,探究二,探究三,随堂检测,要点提示:(1)根据万有引力定律F=G可知,人在地球的不同位置,受到的万有引力大小一样。(2)万有引力的一个分力提供人随地球转动需要的向心力,在地球的不同位置,向心力不同,重力是万有引力的另一个分力,所以人在地球的不同位置,受的重力大小不一样。,探究一,探究二,探究三,随堂检测,知识归纳1.重力为地球引力的分力,如图所示,设地球的质量为m地,半径为R,A处物体的质量为m,则物体受到地球的吸引力为F,方向指向地心O,由万有引力公式得,探究一,探究二,探究三,随堂检测,2.重力和万有引力的大小关系(1)重力与纬度的关系如图所示。,增大而减小,重力逐渐增大,直到等于地球对物体的万有引力。,探究一,探究二,探究三,随堂检测,(2)重力、重力加速度与高度的关系。由于地球的自转角速度很小,所以一般情况下可忽略自转的影响。,重力加速度g越小。,探究一,探究二,探究三,随堂检测,实例引导例3设地球表面的重力加速度为g0(不考虑地球自转的影响),物体在距离地心4R(R是地球的半径)处,由于地球的作用而产生的,点拨地球表面的重力加速度和在离地心距离为4R处的重力加速度均由地球对物体的万有引力产生,在不考虑地球自转的情况下,物体在某一位置所受万有引力跟其重力相等。,探究一,探究二,探究三,随堂检测,答案:D,探究一,探究二,探究三,随堂检测,规律方法万有引力和重力关系的处理方法(1)地面附近的物体:由于地球自转角速度很小,物体转动需要的,(2)离地面h高度处的物体:离地面h高度处的物体也受地球自转的影响,同地面附近的物体一样,一般情况下不考虑自转,认为重力,探究一,探究二,探究三,随堂检测,A.0.2gB.0.4gC.2.5gD.5g,答案:B,探究一,探究二,探究三,随堂检测,1.(多选)下列说法正确的是(),D.在探究太阳与行星间引力的时候,牛顿认为太阳对行星的引力大于行星对太阳的引力,探究一,探究二,探究三,随堂检测,解析:开普勒的三大定律是通过对行星运动的观察而总结归纳出来的规律,每一条都是经验定律,故开普勒的三大定律都是在实验室无法验证的规律。太阳对行星的引力与行星对太阳的引力相等,故C、D错误。答案:AB,探究一,探究二,探究三,随堂检测,2.(2018北京)若想检验“使月球绕地球运动的力”与“使苹果落地的力”遵循同样的规律,在已知月地距离约为地球半径60倍的情况下,需要验证(),探究一,探究二,探究三,随堂检测,与地球吸引苹果的力之比除了与距离的二次方成反比例之外,还与月球与苹果的质量之比有关,A错误;C、D两项需要知道地球与月球的质量之比和半径之比,且D项的结论错误,故C、D不符合题意。答案:B,探究一,探究二,探究三,随堂检测,3.两个质量相等的均匀球体,两球心距离为r,它们之间的万有引力为F,若它们的质量都加倍,两球心之间的距离也加倍,它们之间的吸引力为(),答案:B,探究一,探究二,探究三,随堂检测,4.(多选)下列关于重力和万有引力说法正确的是()A.重力和万有引力是不同性质的力B.在不考虑地球自转影响的情况下,可以认为地球表面物体的重