高一物理（人教版）教学课件 必修二 第七章 第2节　万有引力定律

万有引力定律(赋能课——精细培优科学思维)第2

节课标要求层级达标知道万有引力定律。学考层级1.知道万有引力定律的内容、表达式和适用范围。2.知道万有引力定律公式中r的物理意义,了解引力常量G。选考层级1.理解万有引力定律的推导过程。2.会用万有引力定律解决简单的引力计算问题。1课前预知教材2课堂精析重难3课时跟踪检测CONTENTS目录课前预知教材一、行星与太阳间的引力引力规律太阳对行星的引力行星对太阳的引力正比反比正比反比太阳与行星间的引力续表连线[情境思考]为什么在得出太阳对行星的引力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后就能得到行星对太阳的引力与太阳的质量成正比,与太阳和行星的距离的二次方成反比呢?提示:太阳对行星的引力和行星对太阳的引力是一对作用力与反作用力,在引力的存在与性质上,行星和太阳的地位是完全相当的。二、月—地检验1.检验目的: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吸引力是否为_____________的力。2.检验方法(1)假设地球与月球间的作用力和太阳与行星间的作用力是同一种力,它们的表达式也应该满足F=__________。同一种性质

9.8m/s2相同三、万有引力定律1.内容:自然界中任何两个物体都相互_____,引力的方向在它们的______上,引力的大小与物体的质量m1和m2的_____成正比、与它们之间距离r的_________成反比。2.公式:F=________。3.引力常量:式中G叫作__________,大小约为6.67×10-11_________,它是由英国物理学家____________在实验室里首先测出的,该实验同时也验证了万有引力定律。吸引连线乘积二次方

引力常量N·m2/kg2卡文迪什[情境思考]如图所示,图甲为两个靠近的人,图乙为行星围着太阳运行,图丙为我国的第一颗人造卫星“东方红一号”围绕地球运行。请思考下列问题:(1)任意两个物体之间都存在万有引力吗?提示:任意两个物体之间都存在万有引力。(2)为什么通常两个人之间感受不到万有引力?而太阳对行星(地球对人造卫星)的引力可以使行星(人造卫星)围绕太阳(地球)运转?提示:由于人的质量很小,两个人之间的万有引力很小,一般感受不到;但天体质量很大,天体间的引力很大,对天体的运动起决定作用。(3)地球对人的万有引力与人对地球的万有引力大小相等吗?提示:相等。它们是一对相互作用力。课堂精析重难如图所示,太阳系内,八大行星围绕太阳沿着各自的轨道运动。强化点(一)对行星与太阳间引力的理解任务驱动(1)是什么原因使行星绕太阳运动?提示:太阳对行星的引力使行星绕太阳运动。(2)在推导太阳与行星间的引力时,我们对行星的运动是怎么简化处理的?用了哪些知识?提示:将行星绕太阳的椭圆运动看成匀速圆周运动。在推导过程中,用到了向心力公式、匀速圆周运动中线速度和周期的关系、开普勒第三定律及牛顿运动定律。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,设行星的质量为m,速度为v,行星运行轨道半径为r,公转周期为T。要点释解明2.推导过程1.下列关于行星对太阳的引力的说法正确的是(

)A.行星对太阳的引力与太阳对行星的引力是同一性质的力B.行星对太阳的引力与太阳的质量成正比,与行星的质量无关C.太阳对行星的引力大于行星对太阳的引力D.行星对太阳的引力大小与太阳的质量成正比,与行星和太阳的距离成反比题点全练清√解析:行星对太阳的引力与太阳对行星的引力是作用力和反作用力,是同一性质的力,遵循牛顿第三定律,大小相等,大小与太阳和行星质量的乘积成正比,与行星和太阳的距离的二次方成反比,故A正确,B、C、D错误。

√解析:太阳对行星的引力与行星对太阳的引力是一对作用力与反作用力,不是平衡力,二者大小相等,故A、C正确,B错误;公式中的G为比例系数,与太阳、行星均无关,故D正确。

要点释解明强化点(二)对万有引力定律的理解2.万有引力的四个特性特性内容普遍性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相互性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,作用在两个物体上宏观性地面上的物体之间的万有引力一般比较小,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特殊性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,而与它们所在空间的性质无关,也与周围是否存在其他物体无关续表3.引力常量(1)1798年,英国物理学家卡文迪什用“扭秤实验”(如图所示)比较准确地测出了G的数值。(2)①通常取G=6.67×10-11N·m2/kg2。②测定G值的意义:a.证明了万有引力的存在;b.使万有引力定律有了真正的实用价值。

(1)找到原来物体所受的万有引力、割去部分所受的万有引力、剩余部分所受的万有引力之间的关系。(2)所割去的部分为规则球体,剩余部分不再为球体时适合应用“割补法”。若所割去部分不是规则球体,则不适合应用“割补法”。

题点全练清√√解析:公式中G是引力常量,它是由实验测得的,而不是人为规定的,故A正确;当物体间距离趋于零时,物体就不能看成质点,因此万有引力表达式不再适用,故B正确;物体间万有引力的大小只与两物体的质量m1、m2和两物体间的距离r有关,与是否存在其他物体无关,故C错误;物体间的万有引力是一对作用力与反作用力,是同种性质的力,且始终等大、反向、共线,故D错误。

√

要点释解明强化点(三)万有引力和重力的关系(1)物体随地球自转做圆周运动的向心力Fn:方向垂直于自转轴。(2)物体的重力mg:方向竖直向下,但不一定指向地心。①在赤道上、两极点的重力方向指向地心;②在其他位置的重力方向均不指向地心。2.重力与纬度的关系地面上物体的重力随纬度的升高而变大,故从赤道到两极重力加速度g逐渐增大。赤道上地球两极处其他位置

√

1.假如地球的自转速度增大,下列说法正确的是(

)A.放在赤道地面上的物体所受的万有引力不变B.放在两极地面上的物体重力变小C.放在赤道地面上的物体的重力不变D.“一昼夜”的时间不变题点全练清√

√

课时跟踪检测123456789101112(选择题1~8小题,每小题4分;10~11小题,每小题6分。本检测卷满分70分)A级——学考达标1.关于行星运动定律和万有引力定律的建立过程,下列说法正确的是(

)A.开普勒通过天文仪器观察到行星绕太阳运动的轨道是椭圆B.卡文迪什通过对几个球体之间万有引力的测量,得出了引力常量的数值C.第谷通过严密的数学运算,得出了行星的运动规律D.牛顿通过比较月球和近地卫星的向心加速度,对万有引力定律进行了“月—地检验”√6789101112解析:第谷经过多年的天文观测留下了大量的观测数据,开普勒通过分析这些数据,最终得出了行星的运动规律,故A、C错误;牛顿发现了万有引力定律之后,第一次通过实验比较准确地测出引力常量的科学家是卡文迪什,卡文迪什通过对几个球体之间万有引力的测量,得出了引力常量的数值,故B正确;牛顿通过比较月球公转的向心加速度和地球表面的重力加速度,对万有引力定律进行了“月—地检验”,故D错误。12345156789101112

234√156789101112

2341567891011123.2024年4月25日,我国神舟十八号载人飞船成功发射,在飞船发射过程中,用h表示飞船与地球表面的距离,F表示它受到的地球引力,下图能够正确描述F随h变化关系的图像是(

)234√156789101112

234156789101112

234√156789101112

234156789101112

234√√156789101112

2341567891011126.(多选)在讨论地球潮汐成因时,地球绕太阳运行的轨道与月球绕地球运行的轨道可视为圆轨道。已知太阳质量约为月球质量的2.7×107倍,地球绕太阳运行的轨道半径约为月球绕地球运行的轨道半径的400倍。关于太阳和月球对地球上相同质量海水的引力,以下说法正确的是(

)A.太阳引力远大于月球引力B.太阳引力与月球引力相差不大C.月球对不同区域海水的吸引力大小相等D.月球对不同区域海水的吸引力大小有差异234√√156789101112

2341567891011127.(2024·浙江杭州质检)地球上,在赤道上的一物体A和在杭州的一物体B随地球自转而做匀速圆周运动,如图,它们的线速度大小分别为vA、vB,角速度分别为ωA、ωB,重力加速度分别为gA、gB,则(

)A.vA=vB,ωA=ωB,gA>gBB.vA<vB,ωA<ωB,gA<gBC.vA>vB,ωA=ωB,gA>gBD.vA>vB,ωA=ωB,gA<gB234√156789101112解析:地球上的点除两极外,相同时间内绕各自圆心转过角度相同,所以角速度相同,即ωA=ωB;根据v=ωr可知,角速度相同时,做圆周运动的半径越大,线速度越大,则vA>vB;地球上随纬度增加,重力加速度增大,赤道重力加速度最小,两极重力加速度最大,则gA<gB,故A、B、C错误,D正确。234156789101112

234√156789101112

2341567891011129.(12分)(选自教科版教材“自我评价”)地球质量约为月球质量的81倍,一飞行器位于地球与月球之间,当它受到地球和月球的引力的合力为零时,飞行器到地心的距离与到月心的距离之比为多少?答案:9∶1234156789101112

234156789101112B级——选考进阶10.(2024·浙江湖州调研)已知地球质量为月球质量的81倍,地球半径约为月球半径的4倍。若在月球和地球表面同样高度处,以相同的初速度水平抛