高中物理 63 万有引力定律同课异构课件1 新人教版必修2

1、第六章 万有引力与航天 第三节 万有引力定律人教版必修人教版必修2设 想 1、既然是太阳与行星、既然是太阳与行星之间的引力使得行星不能飞之间的引力使得行星不能飞离太阳，那么，离太阳，那么，太阳与地球太阳与地球之间的吸引力与之间的吸引力与地球吸引物地球吸引物体体（苹果）的力是否是同一（苹果）的力是否是同一种力呢种力呢?苹苹果果落落地地在自然界中，当以一定的初速在自然界中，当以一定的初速度将物体抛出后，物体总会落度将物体抛出后，物体总会落到地面上。是什么原因？到地面上。是什么原因？ 2、即使在最高的建筑物上和最高的山顶上，、即使在最高的建筑物上和最高的山顶上，都不会发现重力有明显的减弱，那么，这个

2、力都不会发现重力有明显的减弱，那么，这个力会不会延伸作用到月球上会不会延伸作用到月球上?拉住月球围绕地球运拉住月球围绕地球运动？动？ 即：行星对卫星的作用力，与地球拉着苹即：行星对卫星的作用力，与地球拉着苹果下落的力，是否是同一种力，遵循相同的规果下落的力，是否是同一种力，遵循相同的规律律?再设 想猜想：猜想： 假设地球对月亮、苹果的力是同一种性假设地球对月亮、苹果的力是同一种性质的力，这可能是地球对其表面上的物体质的力，这可能是地球对其表面上的物体的重力延伸到月亮，且它们都是类似太阳的重力延伸到月亮，且它们都是类似太阳与行星间的引力，都应遵从与行星间的引力，都应遵从“与距离平方与距离平方成反

3、比成反比”的规律。的规律。一、牛顿的猜想一、牛顿的猜想怎样根据事实来验证这一猜想呢？怎样根据事实来验证这一猜想呢？理论分析：理论分析： 假设假设它们是同一种性质的力，且遵从它们是同一种性质的力，且遵从“平方反比平方反比”规律。规律。月球围绕地球做匀速圆周运动所需要的向心力由地球对月球围绕地球做匀速圆周运动所需要的向心力由地球对月球的引力提供。月球的引力提供。思考：思考：月球围绕地球做什么运动？谁提供向心力？月球围绕地球做什么运动？谁提供向心力？由于月球距地球远，月球受到地球的引力就应该比苹果由于月球距地球远，月球受到地球的引力就应该比苹果受到的引力受到的引力小小的多。根据牛顿第二定律，月球轨道

4、处的的多。根据牛顿第二定律，月球轨道处的向心加速度比地面附近自由落体加速度也小的多。向心加速度比地面附近自由落体加速度也小的多。2nmmgmar即：2mmgmgr二、月二、月地检验地检验由引力与由引力与“距离平方反比距离平方反比”规律，根据月球轨规律，根据月球轨道半径约为地球半径的道半径约为地球半径的6060倍，可知，月球受到倍，可知，月球受到地球引力应是苹果受到的引力的地球引力应是苹果受到的引力的 232219.8/2.72 10/603600agm sm s月2160根据牛顿第二定律，月球轨道处的向心加速度根据牛顿第二定律，月球轨道处的向心加速度就应该是地面附近自由落体加速度就应该是地面附

5、近自由落体加速度 当时，已能准确测量的量有当时，已能准确测量的量有：（即事实）：（即事实） 地球表面附近的重力加速度：地球表面附近的重力加速度：g = 9.8m/s2 地球半径：地球半径： r = 6.4106m 月亮的公转周期：月亮的公转周期： t = 27.3天天2.36106s 月亮轨道半径：月亮轨道半径： r =3.8108m 60r事实检验：事实检验： 请根据天文观测数据（事实）计算月球所在请根据天文观测数据（事实）计算月球所在处的向心加速度：处的向心加速度： 地球表面附近的重力加速度：地球表面附近的重力加速度：g = 9.8m/s2 地球半径：地球半径： r = 6.4106m 月

6、球围绕地球公转的周期：月球围绕地球公转的周期：t = 27.3天天2.36106s 月球轨道半径：月球轨道半径： r =3.8108m 60r？g36001228222443.143.8 10/(27.3243600)ram st32.69 102sm两者十分接近，为牛顿的假想提供了有力的事实根据。两者十分接近，为牛顿的假想提供了有力的事实根据。 月月地检验表明：地面物体所受地球的引力，与月地检验表明：地面物体所受地球的引力，与月球所受地球的引力，是同一种性质的力。球所受地球的引力，是同一种性质的力。牛顿再度思考：牛顿再度思考： 既然太阳与行星之间、地球与月球之既然太阳与行星之间、地球与月球之

7、间、地球与物体之间都有引力，那么间、地球与物体之间都有引力，那么任何任何两个有质量的物体之间是否也都有这样的两个有质量的物体之间是否也都有这样的引力呢？引力呢？牛顿又大胆猜想，任何两个物牛顿又大胆猜想，任何两个物体之间的都存在这样的引力体之间的都存在这样的引力 三、万有引力定律三、万有引力定律1.内容内容： 自然界中自然界中任何任何两个物体都两个物体都相互相互吸引吸引，引力，引力的大小跟这两个物体的的大小跟这两个物体的质量质量的的乘积乘积成正比，跟成正比，跟它们的距离的它们的距离的平方平方成反比。成反比。221rmmgf 其中其中g为引力常量，为引力常量，r为两物体的中心距离。为两物体的中心距

8、离。2.表达式：表达式：3.方向：方向：在两个物体的连线上。在两个物体的连线上。 严格地说，万有引力定律只适用于质点间严格地说，万有引力定律只适用于质点间的相互作用。的相互作用。 对两个质量分布对两个质量分布均匀均匀的球体间相互作用，的球体间相互作用，也可用此定律来计算。此时，也可用此定律来计算。此时，r是两个球体是两个球体球心球心间间的距离。的距离。 对一个均匀球体与球外一个质点的万有引对一个均匀球体与球外一个质点的万有引力也适用，其中力也适用，其中r为为球心到质点球心到质点间的距离。间的距离。 两个物体间距离远大于物体本身大小时，两个物体间距离远大于物体本身大小时，公式也近似适用，其中公式

9、也近似适用，其中r为两物体质心间的距离为两物体质心间的距离4.4.万有引力定律适用的条件万有引力定律适用的条件四、引力常量四、引力常量卡文迪许卡文迪许卡文迪许扭秤实验卡文迪许扭秤实验 数值：数值： g=6.6710-11 nm2/kg2 g值的物理含义：两个质量为值的物理含义：两个质量为1kg的物体相的物体相距距1m时，它们之间万有引力为时，它们之间万有引力为6.6710-11 n对万有引力定律的理解（找关键词）对万有引力定律的理解（找关键词） (1)普遍性：普遍性：它存在于宇宙中它存在于宇宙中任何任何有质量的物有质量的物体之间，不管它们之间是否还有其他作用力。体之间，不管它们之间是否还有其他

10、作用力。 (2)普适性：普适性：g是一个仅和是一个仅和m、r、f单位选择单位选择有关，而与物体性质无关的恒量。有关，而与物体性质无关的恒量。 (3)相互性：相互性：两物体间的相互引力，是一对作两物体间的相互引力，是一对作用力和反作用力，符合牛顿第三定律。用力和反作用力，符合牛顿第三定律。 (4)宏观性：宏观性：通常情况下，万有引力非常小，通常情况下，万有引力非常小，只有在质量巨大的天体间或天体与物体间，它的只有在质量巨大的天体间或天体与物体间，它的作用才有宏观的意义。作用才有宏观的意义。 （5）特殊性：）特殊性：万有引力的大小只与它们的质万有引力的大小只与它们的质量有关，与它们间的距离有关。与

11、其他的因素均量有关，与它们间的距离有关。与其他的因素均无关。无关。 下面请同学们粗略的计算一下两个质量为下面请同学们粗略的计算一下两个质量为50kg，相，相距距0.5m的人之间的引力？的人之间的引力？122112750506.67100.56.6710m mfgrnn 只有一粒芝麻重力的几千分之一只有一粒芝麻重力的几千分之一!课堂小结课堂小结万有引力定律：万有引力定律： 自然界中任何两个物体都相互吸引，方向在它们自然界中任何两个物体都相互吸引，方向在它们的连线上，引力的大小跟这两个物体的质量的乘积成的连线上，引力的大小跟这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。正比，跟它们的距离

12、的平方成反比。122m mfgr 引力常数引力常数g 6.671011 nm2kg2适用条件：适用条件： 适用于两个质点间的相互作用。适用于两个质点间的相互作用。 对两个质量分布均匀球体也适用。对两个质量分布均匀球体也适用。1.关于万有引力，下列说法中正确得是：关于万有引力，下列说法中正确得是：( )a. 万有引力只有在天体之间才体现出来万有引力只有在天体之间才体现出来b.一个苹果由于其质量很小，它受到地球的万有引一个苹果由于其质量很小，它受到地球的万有引力几乎可以忽略力几乎可以忽略c. 地球对人造卫星的万有引力远大于卫星对地球的地球对人造卫星的万有引力远大于卫星对地球的万有力万有力d.地球表

13、面的大气层是因为万有引力的约束而存在地球表面的大气层是因为万有引力的约束而存在于地球表面附近于地球表面附近d课堂练习课堂练习 2关于万有引力定律的适用范围，下列说法关于万有引力定律的适用范围，下列说法中正确的有中正确的有( ) a只适用于天体，不适用于地面的物体只适用于天体，不适用于地面的物体 b只适用于球形物体，不适用于其他形状的只适用于球形物体，不适用于其他形状的物体物体 c 只适用于质点，不适用于实际物体只适用于质点，不适用于实际物体 d适用于自然界中任何两个物体之间适用于自然界中任何两个物体之间d 3关于万有引力的说法，正确的有关于万有引力的说法，正确的有( ) a物体落到地面上，说明

14、地球对物体有引力，物体落到地面上，说明地球对物体有引力，物体对地球没有引力物体对地球没有引力 b万有引力定律是牛顿在总结前人研究的基万有引力定律是牛顿在总结前人研究的基础上发现的础上发现的 c地面上自由下落的苹果和天空中运行的地面上自由下落的苹果和天空中运行的月亮，受到的都是地球的万有引力月亮，受到的都是地球的万有引力 df=gm1m2/r2中的中的g是一个比例常数，是是一个比例常数，是没有单位的没有单位的bc 4某实心均匀球半径为某实心均匀球半径为r，质量为，质量为m，在球，在球外壳离球面外壳离球面h高处有一质量为高处有一质量为m的质点，则其万有的质点，则其万有引力大小为引力大小为( ) a

15、gmmr2 bgmm/(r+h)2 cgmmh2 dgmm(r2+h2)b5有两个大小相同的实心小铁球，它们紧靠有两个大小相同的实心小铁球，它们紧靠在一起时，相互之间的万有引力为在一起时，相互之间的万有引力为f，若换成两个，若换成两个半径为原来半径为原来2倍的实心大铁球紧靠在一起，则它们倍的实心大铁球紧靠在一起，则它们之间的万有引力是之间的万有引力是( )a2f b4f c8f d16fd6. 要使两物体间的万有引力减小到原来的要使两物体间的万有引力减小到原来的1/4，下列办法，下列办法可采用的是（可采用的是（ ） a. 使两个物体质量各减小一半，距离不变使两个物体质量各减小一半，距离不变 b. 使其中一个物体的质量减小到原来的使其中一个物体的质量减小到原来的1/4，距离不变，距离不变 c. 使两物体的距离增为原来的使两物体的距离增为原来的2倍，质量不变倍，质量不变 d. 距离和两物体质量都减小为原来的距离和两物体质量都减小为原来的1/4abc7. 操场两边放着半径为操场两边放着半径为r1、r2，质量分别为，质量分别为m1、m2的篮球和足球，两者的直线间距为的篮球和足球，两者的直线间距为r，这两球间的万，这两球间的万有引力大小为（有引力大小为（ ） a. b. c. d.无法判断无法判断c221rm