人教课标实验版必修二万有引力与航天 万有引力定律

第三节万有引力定律2023/12/311、了解万有引力定律得出的思路和过程2、理解万有引力定律的含义并掌握用万有引力定律计算引力的方法3、记住引力常量G并理解其内涵4、了解并体会科学研究方法对人们认识自然的重要作用5、认识卡文迪许实验的重要性，了解将直接测量转化为间接测量这一科学研究中普遍采用的重要方法。第三节万有引力定律引入：

1666年夏末，一个温暖的傍晚，在英格兰林肯郡乌尔斯索普，一个腋下夹着一本书的年轻人走进他母亲家的花园里，坐在一棵树下，开始埋头读书。当他翻动书页时，他头顶的树枝中有样东西晃动起来，一只历史上最著名的苹果落了下来，打在23岁的伊萨克·牛顿的头上。恰巧在那天，牛顿正苦苦思索着一个问题：是什么力量使月球保持在环绕地球运行的轨道上，以及使行星保持在其环绕太阳运行的轨道上？为什么这只打中他脑袋的苹果会坠落到地上？正是从思考这一问题开始，他找到了这些问题的答案——万有引力定律。问题探究：1、行星为何能围绕太阳做圆周运动？2、月球为什么能围绕地球做圆周运动？3、人造卫星为什么能围绕地球做圆周运动？4、地面上物体受到的力与上述力相同吗？5、根据以上四个问题的探究，你有何猜想？

第三节万有引力定律一、月—地检验问题探究：1、月—地检验的目的是什么？2、月—地检验的验证原理是怎样的？3、如何进行验证？第三节万有引力定律思考下面问题：1、用自己的话总结万有引力定律的内容？2、万有引力定律的数学表达式是什么？3、引力常量G是怎样规定的？4、两物体间的距离是怎样确定的？5、万有引力定律的适用条件？6、万有引力的发现有什么重要意义？二、万有引力定律2、数学表达式：二、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，与它们之间的距离r的二次方成反比。其中：m1、m2表示两物体的质量,r表示两物体间的距离,G表示引力常量3、引力常量G：适用于任何两个物体。物理意义：引力常量G在数值上等于两个质量都是1kg的物体相距1m时相互作用力的大小。通常取G=6.67×10-11N·m2/kg24、r分两种情况：（1）若两物体可以看做质点，r则为两个质点间的距离；（2）对于均匀的球体，r则为两个球心间的距离。5、适用条件：①万有引力定律只适用于质点间引力大小的计算。当两物体间的距离远远大于每个物体的尺寸时，物体可以看成质点，直接使用万有引力定律计算。②当两物体是质量均匀分布的球体时，它们间的引力也可直接用公式计算，但式中的r是指两球心间距离。③当研究对象不能看成质点时，可以假想把物体分割成无数个质点，求出一个物体上每个质点与另一个物体上所有质点的万有引力，然后求合力。第二节太阳与行星间的引力6、万有引力的特点：（1）普遍性：万有引力是普遍存在于宇宙中任何有质量物质之间的吸引力，是自然界物质之间的基本相互作用之一。（2）相互性：因为万有引力也是力的一种，力的作用是相互的，具有相互性，符合牛顿第三定律（3）宏观性：通常情况下，万有引力非常小，只有在巨大的天体间，或天体与物体间，它的存在才有实际上的意义。（4）特殊性：两个物体间的万有引力和物体所在的空间及其他物体存在无关。三、引力常量的测量实验介绍：1798年，英国物理学家卡文迪许在实验室里利用“扭秤”，通过对几个铅球之间万有引力的测量，比较准确地得出了引力常量G的数值。卡文迪许的“扭秤”实验装置扭秤的主要部件有四部分:一个倒置的金属架；一根金属丝;一个固定在T型架上的平面镜；T型架两端各装一质量为m的小球。该实验的实验原理：应用力矩平衡的知识来设计的卡文迪许的测量方法非常精巧，在以后的八、九十年间竟无人能赶超他的测量精度。测定引力常量的重要意义：①证明了万有引力的存在。②“开创了测量弱力的新时代”（英国物理学家玻印廷语）。③使得万有引力定律有了真正的实用价值，可测定远离地球的一些天体的质量、平均密度等。如根据地球表面的重力加速度可以测定地球的质量。四、万有引力定律的历史意义：1、17世纪自然科学最伟大的成果之一，第一次揭示了自然界中的一种基本相互作用的规律，在人类认识自然的历史上树立了一座里程碑。2、在文化发展史上的重大意义：使人们建立了有能力理解天地间的各种事物的信心，解放了人们的思想，在科学文化的发展史上起了积极的推动作用。思考与讨论:1、我们人与人之间也一样存在万有引力，可是为什么我们感受不到呢？假设质量均为60千克的两位同学，相距1米，他们之间的相互作用的万有引力多大？F=Gm1m2/r2=6.67×10-11×60×60/12N=2.4×10-7N2.4×10-7N是一粒芝麻重的几千分之一，这么小的力人根本无法察觉到。那么太阳与地球之间的万有引力又是多大呢？已知：太阳的质量为M=2.0×1030kg，地球质量为m=6.0×1024kg，日地之间的距离R=1.5×1011mF=GMm/R2=3.6×1022N3.6×1022N非常大，能够拉断直径为9000km的钢柱。而太阳对质量为50kg的人，引力很小，不到0.3N。当然我们感受不到太阳的引力。2、万有引力与重力之间有何关系？地球表面物体的重力是否是恒定不变的？若变，怎么变？

A、公式中G为引力常量，它是由实验测得的，而不是人为规定的。

B、当r趋近于零时，万有引力趋近于无穷大。

C、m1与m2受到的引力总是大小相等的，与m1、m2是否相等无关。

D、m1与m2受到的引力总是大小相等、方向相反的，是一对平衡力。1、对于万有引力定律的表达式F=G下面说法中正确的是()知识反馈:2、两个物体的质量分别是m1和m2，当它们相距为r时，它们之间的引力是F=______(1)若把m1改为2m1，其他条件不变，则引力为______F。(2)若把m1改为2m1，m2改为3m2，r不变，则引力为

F。(3)若把r改为2r，其他条件不变，则引力为_____F。(4)若把ml改为3m1，m2改为m2/2，r改为r/2，则引力为______F。17261/46

G

3.质量为m的物体在离地某高处的重力是它在地表附近所受重力的一半,则物体所处的高度为(已知地球的平均半径为R,忽略地球自转的影响)()A.(-1)R

B.

RC.

R

D.

R2023/12/314.已知地球和火星的质量之比M地∶M火=8∶1,半径之比R地∶R火=2∶1,表面动摩擦因数均为0.5,用一根绳在地球上拖动一个箱子,箱子能获得10m/s2的最大加速度,将此箱子和绳送上火星表面,仍用该绳子拖动箱子,则箱子产生的最大加速度为()A.10m/s2 B.12.5m/s2C.7.5m/s2 D.15m/s2解析:设绳能产生的最大张力为F,则有F-μmg地=ma,

①F-μmg火=ma′,

②由

,得

=

③①②③联立并把μ=0.5,a=10m/s2,及g地=10m/s2代入可解得a′=12.5m/s2,故选项B