2020高中物理 3.1 万有引力定律学案 粤教版必修2

1、3.1 万有引力定律 学案（粤教版必修2） 1地心说和日心说的比较内容局限性地心说_是宇宙的中心，是静止不动的，太阳、月亮以及其他行星都绕_运动都把天体的运动看得很神圣，认为天体的运动必然是最完美、最和谐的_运动，但和丹麦天文学家_的观测数据不符日心说_是宇宙的中心，是静止不动的，地球和其他行星都绕_运动2.开普勒行星运动定律(1)开普勒第一定律(轨道定律)：所有的行星围绕太阳运动的轨道都是_，太阳位于椭圆的一个_上(2)开普勒第二定律(面积定律)：行星和太阳之间的连线，在相等的时间内扫过相同的_(3)开普勒第三定律(周期定律)：行星绕太阳_和_成正比，即k，比值k是一个对于所有行星都相同的常

2、量3宇宙间任意两个有质量的物体间都存在_，引力的方向在它们的连线上，引力的大小与_成正比、与_成反比，用公式表示即_其中G叫_，数值为_，它是英国物理学家_在实验室利用扭秤实验测得的4万有引力定律适用于_的相互作用近似地，用于两个物体间的距离远远大于物体本身的大小时；特殊地，用于两个均匀球体，r是_间的距离5(双选)下列说法正确的是( )A地球是宇宙的中心，太阳、月亮及其他行星都绕地球运动B太阳是静止不动的，地球和其他行星都绕太阳转动C地球是绕太阳运动的一颗行星D日心说和地心说都是错误的6关于万有引力和万有引力定律的理解正确的是( )A不能看做质点的两物体间不存在相互作用的引力B只有能看做质点

3、的两物体间的引力才能用F计算C由F知，两物体间距离r减小时，它们之间的引力增大D万有引力常量的大小首先是由牛顿测出来的，且等于6.671011 Nm2/kg2【概念规律练】知识点一 地心说和日心说1关于日心说被人们所接受的原因是( )A以地球为中心来研究天体的运动有很多无法解决的问题B以太阳为中心，许多问题都可以解决，行星运动的描述也变得简单了C地球是围绕太阳转的D太阳总是从东面升起从西面落下216世纪，哥白尼根据天文观测的大量资料，经过40多年的天文观测和潜心研究，提出“日心说”的如下四个基本论点，这四个论点就目前来看符合实际的是( )A宇宙的中心是太阳，所有行星都在绕太阳做匀速圆周运动B地

4、球是绕太阳做匀速圆周运动的行星，月球是绕地球做匀速圆周运动的卫星，它绕地球运转的同时还跟地球一起绕太阳运动C天穹不转动，因为地球每天自西向东自转一周，造成天体每天东升西落的现象D与日地距离相比，其他恒星离地球都十分遥远，比日地间的距离大得多知识点二 开普勒行星运动定律3(双选)关于行星的运动，以下说法正确的是( )A行星轨道的半长轴越长，自转周期越大B行星轨道的半长轴越长，公转周期越大C水星的半长轴最短，公转周期最长D海王星离太阳“最远”，绕太阳运动的公转周期最长4(双选)对于开普勒关于行星的运动公式a3/T2k，以下理解正确的是( )Ak是一个与行星无关的常量Ba代表行星运动的轨道半径CT代

5、表行星运动的自转周期DT代表行星运动的公转周期知识点三 万有引力定律的理解5关于万有引力定律的适用范围，下列说法中正确的是( )A只适用于天体，不适用于地面上的物体B只适用于球形物体，不适用于其他形状的物体C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6两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，若两个半径是小铁球2倍的实心大铁球紧靠在一起，则它们之间的万有引力为( )A.F B4FC.F D16F【方法技巧练】一、由万有引力公式计算重力加速度7设地球表面重力加速度为g0，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加速度为g，则g/g0为(

6、 )A1 B1/9C1/4 D1/168假设火星和地球都是球体，火星质量M火和地球质量M地之比为p，火星半径R火和地球半径R地之比q，那么离火星表面R火高处的重力加速度g火h和离地球表面R地高处的重力加速度g地h之比_.二、用割补法求解万有引力的技巧9有一质量为M、图1半径为R的密度均匀球体，在距离球心O为2R的地方有一质量为m的质点，现在从M中挖去一半径为的球体，如图1所示，求剩下部分对m的万有引力F为多大？参考答案课前预习练1地球 地球 太阳 太阳 匀速圆周 第谷2(1)椭圆 焦点 (2)面积 (3)公转周期的平方 轨道半长轴的立方3相互吸引力 两物体的质量乘积 它们间距离的二次方FG 引

7、力常量 6.671011 Nm2/kg2 卡文迪许4质点 球心5CD 地球和太阳都不是宇宙的中心，地球在绕太阳公转，是太阳的一颗行星，A、B错，C对地心说是错误的，日心说也是不正确的，太阳只是浩瀚宇宙中的一颗恒星，D对与地心说相比，日心说在天文学上的应用更广泛、更合理些它们都没有认识到天体运动遵循的规律与地球表面物体运动的规律是相同的，但都是人类对宇宙的积极的探索性认识6C 任何物体间都存在相互作用的引力，故称万有引力，A错；两个质量均匀的球体间的万有引力也能用F来计算，B错；物体间的万有引力与它们距离r的二次方成反比，故r减小，它们间的引力增大，C对；引力常量G是由卡文迪许精确测出的，D错课

8、堂探究练1B2D 所有行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在所有椭圆的一个焦点上；行星在椭圆轨道上运动的周期T 和轨道的半长轴满足k(常量)，故所有行星实际上并不是做匀速圆周运动整个宇宙是在不停地运动的点评 天文学家开普勒在认真整理了第谷的观测资料后，在哥白尼学说的基础上，抛弃了圆轨道的说法，提出了以大量观察资料为依据的三大定律，揭示了天体运动的真相，它们中的每一条都是以观测事实为依据的定律3BD 根据开普勒第三定律：所有行星的轨道的半长轴的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等，即a3/T2k.所以行星轨道的半长轴越长，公转周期就越大；行星轨道的半长轴越短，公转周期就越小特别要注意公转周

9、期和自转周期的区别，例如：地球的公转周期为一年，而地球的自转周期为一天4AD 由开普勒第三定律可知，行星运动公式k中的各个量a、T、k分别表示行星绕太阳做椭圆运动轨道的半长轴、行星绕太阳做椭圆运动的公转周期、一个与行星无关的常量，因此，正确选项为A、D.周期T是指公转周期，而非自转周期5D6D 小铁球间的万有引力FG大铁球半径是小铁球半径的2倍，其质量为小铁球mVr3大铁球MV(2r)38r38m所以两个大铁球之间的万有引力FG1616F.点评 运用万有引力定律时，要准确理解万有引力定律公式中各量的意义并能灵活运用本题通常容易出现的错误是考虑两球球心距离的变化而忽略球体半径变化而引起的质量变化

10、，从而导致错误7D 地球表面：Gmg0.离地心4R处：Gmg由以上两式得：()2.点评 (1)切记在地球表面的物体与地心的距离为R.(2)物体在离地面h高度处，所受的万有引力和重力相等，有mg.所以g随高度的增加而减小，不再等于地面附近的重力加速度(3)通常情况下，处在地面上的物体，不管这些物体是处于何种状态，都可以认为万有引力和重力相等，但有两种情况必须对两者加以区别：一是从细微之处分析重力与万有引力大小的关系，二是物体离地面高度与地球半径相比不能忽略的情况8.解析 距某一星球表面h高处的物体的重力，可认为等于星球对该物体的万有引力，即mghG，解得距星球表面h高处的重力加速度为ghG.故距火星表面R火高处的重力加速度为g火hG，距地球表面R地高处的重力加速度为g地hG，以上两式相除得.点评 对于星球表面上空某处的重力加速度ghG，可理解为gh与星球质量成正比，与该处到星球球心距离的二次方成反比9.解析 一个质量均匀分布的球体与球外的一个质点间的万有引力可以用公式FG直接进行计算，但当球体被挖去一部分后，由于质量分布不均匀，万有引力定律就不再适用此时我们可以用“割补法”进行求解设想将被挖部分重新补回，则完整球体对质点m的万有引力为F1，可以看做是剩余部分对质点的万有引力F与被挖小球对质