2019学年高中物理必修2教学课件：第六章万有引力与航天-第2节太阳与行星间的引力-第3节万有引力定律共29张

第2节太阳与行星间的引力第3节

万有引力定律(1)理解太阳与行星间引力的存在;(2)能根据开普勒行星运动定律和牛顿第三定律推导出太阳与行星间的引力表达式;(3)了解万有引力定律得出的思路和过程，理解万有引力定律的含义，掌握万有引力定律的公式;(4)知道任何物体间都存在着万有引力，且遵循相同的规律。学习目标知识回顾：开普勒三定律

开普勒第一定律——轨道定律所有行星都分别在大小不同的椭圆轨道上围绕太阳运动，太阳是在这些椭圆的一个焦点上;开普勒第二定律——面积定律对每个行星来说，太阳和行星的连线在相等的时间扫过相等的面积;开普勒第三定律——周期定律所有行星的轨道的半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等.太阳行星ba问题探究:行星为什么绕太阳如此和谐而又有规律地做椭圆运动？

科学足迹伽利略一切物体都有合并的趋势。行星的运动是受到了来自太阳的类似于磁力的作用，与距离成反比。开普勒在行星的周围有旋转的物质(以太)作用在行星上，使得行星绕太阳运动笛卡尔胡克行星的运动是太阳吸引的缘故，并且力的大小与到太阳距离的平方成反比。牛顿：牛顿(1643—1727)英国著名的物理学家当年牛顿在前人研究的基础上，并凭借其超凡的数学能力和坚定的信念，深入研究，最终发现了万有引力定律。牛顿在1676年给友人的信中写道：

如果说我看的比别人更远，那是因为我站在巨人的肩膀上。建立模型：

太阳行星a诱思：行星的实际运动是椭圆运动，但我们还不了解椭圆运动规律，那应该怎么办？能把它简化成什么运动呢？太阳行星a简化太阳行星r诱思：既然把行星绕太阳的运动简化为圆周运动。那么行星绕太阳运动可看成匀速圆周运动还是变速圆周运动？行星绕太阳做匀速圆周运动需要向心力，那什么力来提供做向心力？这个力的方向怎么样？F太阳Ｍ行星ｍｒＶ诱思：太阳对行星的引力提供向心力，那这个力大小有什么样的定量关系呢？消去v行星运行速度v不容易观测？怎么办？消去T讨论科学探究：太阳对行星的引力:关系式中m是受力天体还是施力天体的质量？结论：太阳对行星的引力跟受力星体的质量成正比，与行星、太阳距离的二次方成反比.行星对太阳的引力:太阳对行星的引力跟受力星体的质量成正比，与行星、太阳距离的二次方成反比.类比法牛三行星对太阳的引力F′跟太阳的质量成正比，与行星、太阳距离的二次方成反比.F行星太阳F′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，引力的大小跟这两个物体的质量m1和m2的乘积成正比，跟它们的距离r的二次方成反比。2、公式其中G=6.67×10-11N·m2/kg2——引力常量引力恒量的测定:装置介绍:T形架、石英丝、镜尺、M球和m球⑵测量原理介绍:扭秤达到平衡时,引力矩等于石英丝的阻力矩.石英丝转角可由镜尺测出,由石英丝转角可知扭力矩等于引力矩,从而可测得万有引力,进而可测引力恒量G.公式的适用条件：1.万有引力存在于一切物体之间，但万有引力公式适用于质点间的引力大小的计算.r为质点间的距离，两物体的形状和大小对其间距的影响可忽略不计，r≫R;2.两质量分布均匀的球体之间的引力，也可用上述公式计算，且r为两球心间距离；3.一个质量分布均匀的球体与球外一个质点间的万有引力，r为球心到质点间的距离。m1m2r万有引力的性质：1.普遍性万有引力存在于任何两个有质量的物体之间,它是自然界中物质间基本的相互作用之一2.宏观性一般物体之间虽然存在万有引力，但是很小，只有天体与物体之间或天体之间万有引力才比较显著，因此，涉及天体运动时。才考虑万有引力3.相互性万有引力的作用是相互的，符合牛顿第三定律4.独立性两物体间的万有引力只与它们本身的质量和它们间的距离有关，与周围有无其他物质无关题1［2019•广东仲元中学高一检测］为了将天上的力和地上的力统一起来，牛顿进行了著名的“月—地检验”。“月—地检验”比较的是（）A.月球表面上物体的重力加速度和地球公转的向心加速度B.月球表面上物体的重力加速度和地球表面上物体的重力加速度C.月球公转的向心加速度和地球公转的向心加速度D.月球公转的向心加速度和地球表面上物体的重力加速度【解析】“月—地检验”比较的是月球绕地球公转的向心加速度和地球表面上物体的重力加速度，得出天上的力和地上的力是统一的。【答案】

D【点评】知道物理学史，知道物理学家在对应科学研究中的主要步骤和采用的物理方法。

常考题型题组一月----地检验题2［2018·北京卷］若想检验“使月球绕地球运动的力”与“使苹果落地的力”是否遵循同样的规律，在已知月地距离约为地球半径60倍的情况下，需要验证（）A.地球吸引月球的力约为地球吸引苹果的力的

B.月球公转的加速度约为苹果落向地面加速度的

C.自由落体在月球表面的加速度约为地球表面的

D.苹果在月球表面受到的引力约为在地球表面的

B题3［2019•广东潮阳实验学校高一检测］对于万有引力定律的表达式F=，下面说法中正确的是（）A.公式中G为引力常量，它不是由实验测得的，而是人为规定的B.当两物体表面距离r趋于零时，万有引力趋于无穷大C.m1、m2受到彼此的引力总是大小相等的，而与m1、m2是否相等无关D.m1、m2受到彼此的引力总是大小相等、方向相反的，是一对平衡力【解析】

A错：公式中G为引力常量，它不是人为规定的，而是由实验测得的。B错：万有引力定律只适用于质点间的作用，当两物体表面距离r趋于零时，万有引力定律不再成立。C对，D错：m1、m2受到彼此的引力是作用力与反作用力，不是平衡力，总是大小相等、方向相反，与m1、m2是否相等无关。【答案】

C题组二

对万有引力定律的理解题4［2019·全国Ⅱ卷］2019年1月，我国嫦娥四号探测器成功在月球背面软着陆。在探测器“奔向”月球的过程中，用h表示探测器与地球表面的距离，F表示它所受的地球引力，能够描述F随h变化关系的图象是（）

A

B

CDD题5［2019·河北波峰中学高一检测］如图所示，两球间距离为r，两球质量分布均匀，大小分别为m1、m2，半径分别为r1、r2，则两球间的万有引力的大小为（）A.

B.

C.

D.

D题组三万有引力定律的简单应用题6［2019•河南周口中英文学校高一检测］一名航天员来到一个星球上，如果星球的质量是地球质量的一半，它的直径是地球直径的一半，那么这名航天员在该星球上所受到的万有引力的大小是他在地球上所受万有引力大小的（）A. B. C.2.0倍 D.4.0倍【解析】设地球质量为M，半径为R，航天员的质量为m，可知地球对航天员的万有引力，该星球对航天员的万有引力=2G=2F。【答案】

C题7.如图所示，一个质量分布均匀的半径为R的球体对球外质点P的万有引力为F。如果在球体中央挖去半径为r的一部分球体，且r=，则球体剩余部分对质点P的万有引力变为（）

A. B. C. D.【解析】利用填补法来分析此题。原来物体间的万有引力为F，挖去的半径为的球体的质量为原来球体的质量的，其他条件不变，所以挖去的球体对质点P的万有引力为，故剩余部分对质点P的万有引力为F-=。【答案】

C题8［2019·广东仲元中学高一检测］地球的半径为R，某卫星在地球表面附近所受万有引力为F，则该卫星在离地面高度约6R的轨道上受到的万有引力约为（）A.6F B.7F

C. D.

D题9“天宫二号”空间实验室与“蛟龙”号载人潜水器是中国科学技术的重大成就。若地球半径为R，把地球看做质量分布均匀的球体。“蛟龙”号下潜深度为d，“天宫二号”轨道距离地面高度为h，“蛟龙”号所在处与“天宫二号”所在处的加速度之比为（）A.

B.

C.

D.

D题组四万有引力和重力的关系

【特别提醒】地面上的物体所受的重力近似等于万有引力；离地面有一定高度的物体所受重力等于万有引力。利用=mg分析计算，其中r是物体到地心的距离，而不是到地面的距离。题11［2019·北京西城区高一检测］航天员在地球表面以一定初速度竖直上抛一小球，经过时间t，小球落回原处；若他在某星球表面以相同的初速度竖直上抛同一小球，需经过时间5t落回原处。（地球表面重力加速度g取10m/s2，空气阻力不计）（1）求该星球表面附近的重力加速度g′；（2）已知该星球的半径与地球半径之比为R星∶R地=1∶4，求该星球的质量与地球质量之比M星∶M地。（1）2m/s2;（2）1/80求重力加速度的三种情形（1）绕地球做匀速圆周运动的物体，其圆周运动的向心加速度等于重力加速度，即=ma=mg。（2）忽略自转影响时，在天体表面处，万有引力等于或近似等于重力，则=mg，所以g=（R为星球半径，M为星球质量）。两个不同天体表面重力加速度的关系为=•。（3）离天体表面高h处的重力加速度为gh=。天体表面和某高度处的重力加速度的关系为

=。（4）设离天体表面深d处的重力加速度为gd，则gd=•==题12［2019·湖南期中联考］已知在太阳系外某“宜居”行星的质量约为地球质量的6.4倍，一个在地球表面重力为600N的人在这个行星表面的重力将变为960N。由此可推知，该行星的半径与地球半径之比约为（）A.1∶2

B.2∶1

C.3∶2

D.4∶1B题13［2019•山东泰安高三模拟］某一行星表面附近有颗卫星做匀速圆周运动，其运行周期为T。假设航天员在该行星表面上用弹簧测力计测量一质量为m的物体重力。物体静止时，弹簧测力计的示数为N，则这颗行星的半径为（）B. C. D.A题14［2019·河南洛阳高一检测］载人火箭竖直升空的加速度为a=50m/s2，某时刻运载舱中质量m=60kg的航天员对座椅的压力测量值为3060N，已知地球表面的重力加速度为10m/s2，

，设地球半径为R，以下判断正确的有（）A.此时火箭距地面的高度约为3RB.此时火箭内的航天员处于完全失重状态C.此时航天员所处位置的重力加速度为1m/s2D.此时航天员受到地球的引力为3060N

C长风破浪会有时，直挂云帆济沧海。努力，终会有所收获，功夫不负有心人。以铜为镜，可以正衣冠；以古为镜，可以知兴替；以人为镜，可以明得失。前进的路上，要不断反思、关照自己的不足，学习更多东西，更进一步。穷则独善其身，达则兼济天下。现代社会，有很多人，钻进钱眼，不惜违法乱纪；做人，穷，也要穷的有骨气！古之立大事者，不惟有超世之才，亦必有坚忍不拔之志。想干成大事，除了勤于修炼才华和能力，更重要的是要能坚持下来。士不可以不弘毅，任重而道远。仁以为己任，不亦重乎?死而后已，不亦远乎?心中有理想，脚下的路再远，也不会迷失方向。太上有立德，其次有立功，其次有立言，虽久不废，此谓不朽。任何事业，学业的基础，都要以自身品德的修炼为根基。饭疏食，饮水，曲肱而枕之，乐亦在其中矣。不义而富且贵，于我如浮云。财富如浮云，生不带来，死不带去，真正留下的，是我们对这个世界的贡献。英雄者，胸怀大志，腹有良策，有包藏宇宙之机，吞吐天地之志者也英雄气概，威压八万里，体恤弱小，善德加身。老当益壮，宁移白首之心；穷且益坚，不坠青云之志老去的只是身体，心灵可以永远保持丰盛。乐民之乐者，民亦乐其乐；忧民之忧者，民亦忧其忧。做领导，要能体恤下属，一味打压，尽失民心。勿以恶小而为之，勿以善小而不为。越是微小的事情，越见品质。学而不知道，与不学同；知而不能行，与不知同。知行合一，方可成就事业。以家为家，以乡为乡，以国为国，以天下为天下。若是天下人都能互相体谅，纷扰世事可以停歇。志不强者智不达，言不信者行不果。立志越高，所需要的能力越强，相应的，逼迫自己所学的，也就越多。臣心一片磁针石，不指南方不肯休。忠心，也是很多现代人缺乏的精神。吾日三省乎吾身。为人谋而不忠乎?与朋友交而不信乎?传不习乎?若人人皆每日反省自身，世间又会多出多少君子。人人好公，则天下太平；人人营私，则天下大乱。给世界和身边人，多一点宽容，多一份担当。为天地立心，为生民立命，为往圣继绝学，为万世开太平。立千古大志，乃是圣人也。丹青不知老将至，贫贱于我如浮云。淡看世间事，心情如浮云天行健，君子以自强不息。地势坤，君子以厚德载物。君子，生在世间，当靠自己拼搏奋斗。博学之，审问之，慎思之，明辨之，笃行之。进学之道，一步步逼近真相，逼近更高。百学须先立志。天下大事，不立志，难成！海纳百川，有容乃大；壁立千仞，无欲则刚做人，心胸要宽广。其身正，不令而行；其身不正，虽令不从。身心端正，方可知行合一。子曰:“知者不惑，仁者不忧，勇者不惧。”真正努力精进者，不会把时间耗费在负性情绪上。好学近乎知，力行近乎仁，知耻近乎勇。力行善事，有羞耻之心，方可成君子。操千曲尔后晓声，观千剑尔后识器做学问和学技术，都需要无数次的练习。第一个青春是上帝给的；第二个的青春是靠自己努力当眼泪流尽的时候，留下的应该是坚强。人总是珍惜未得到的，而遗忘了所拥有的。谁伤害过你，谁击溃过你，都不重要。重要的是谁让你重现笑容。幸运并非没有恐惧和烦恼；厄运并非没有安慰与希望。你不要一直不满人家，你应该一直检讨自己才对。不满人家，是苦了你自己。最深的孤独不是长久的一个人，而是心里没有了任何期望。要铭记在心；每一天都是一年中最完美的日子。只因幸福只是一个过往，沉溺在幸福中的人；一直不知道幸福却很短暂。一个人的价值，应该看他贡献什么，而不应当看他取得什么。做个明媚的女子。不倾国，不倾城，只倾其所有过的生活。生活就是生下来，活下去。人生最美的是过程，最难的是相知，最苦的是等待，最幸福的是真爱，最后悔的是错过。两个人在一起能过就好好过！不能过就麻利点分开。当一个人真正觉悟的一刻，他放下追寻外在世界的财富，而开始追寻他内心世界的真正财富。人若软弱就是自己最大的敌人。日出东海落西山，愁也一天，喜也一天。遇事不转牛角尖，人也舒坦，心也舒坦。乌云总会被驱散的，即使它笼罩了整个地球。心态便是黑暗中的那一盏明灯，可以照亮整个世界。生活不是单行线，一条路走不通，你可以转弯。给我一场车祸。要么失忆。要么死。有些人说：我爱你、又不是说我只爱你一个。生命太过短暂，今天放弃了明天不一定能得到。删掉了关于你的一切，唯独删不掉关于你的回忆。任何事都是有可能的。所以别放弃，相信自己，你可以做到的。、相信自己，坚信自己的目标，去承受常人承受不了的磨难与挫折，不断去努力、去奋斗，成功最终就会是你的！既然爱，为什么不说出口，有些东西失去了，就在也回不来了！对于人来说，问心无愧是最舒服的枕头。嫉妒他人，表明他人的成功，被人嫉妒，表明自己成功。在人之上，要把人当人；在人之下，要把自己当人。人不怕卑微，就怕失去希望，期待明天，期待阳光，人就会从卑微中站起来，带着封存梦想去拥抱蓝天。成功需要成本，时间也是一种成本，对时间的珍惜就是对成本的节约。人只要不失去方向，就不会失去自己。过去的习惯，决定今天的你，所以，过去的懒惰，