高中物理萬(wàn)有引力定律學(xué)案教科版

1、第2節(jié)萬(wàn)有引力定律導(dǎo)學(xué)目標(biāo)1.能根據(jù)開(kāi)普勒行星運(yùn)動(dòng)定律和牛頓運(yùn)動(dòng)定律推導(dǎo)出太陽(yáng)與行星間的引力表達(dá)式.2.了解萬(wàn)有引力定律得出的思路和過(guò)程.3.理解萬(wàn)有引力定律的含義.4.知道萬(wàn)有引力表達(dá)式的適用條件，會(huì)用它進(jìn)行計(jì)算.5.知道萬(wàn)有引力常量是自然界重要的物理常量之一.1 .行星的運(yùn)動(dòng)滿足;天體間的引力是相互的，滿足2 .做圓周運(yùn)動(dòng)的物體需要有且滿足的供需平衡.3 .行星做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力由提供.一、萬(wàn)有引力定律問(wèn)題情境1 .請(qǐng)同學(xué)們思考后并回答下列問(wèn)題.由力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系知：已知力的作用規(guī)律可推測(cè)物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律；若已知物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，也可以推測(cè)力的作用規(guī)律.(1)探究太陽(yáng)與行星間的引力屬于哪種情況？

2、(2)行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的規(guī)律是怎樣的？(3)前面我們學(xué)習(xí)了兩種曲線運(yùn)動(dòng)，是哪兩種，如何處理的？(4)若要解決橢圓軌道的運(yùn)動(dòng)，根據(jù)現(xiàn)在的知識(shí)水平，可作如何簡(jiǎn)化？2 .思考下列問(wèn)題后與同學(xué)們討論并回答.(1)根據(jù)開(kāi)普勒行星運(yùn)動(dòng)第一、第二定律，在行星軌道為圓的簡(jiǎn)化模型下，行星做何種運(yùn)動(dòng)？(2)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體必定有力提供向心力，行星的運(yùn)動(dòng)是由什么力提供的向心力？V24H2(3)向心力公式有多個(gè)，如m-、幻、吟r,我們應(yīng)選擇哪個(gè)公式推導(dǎo)出太陽(yáng)對(duì)行星rT的引力？(4)不同行星的公轉(zhuǎn)周期T是不同的，F(xiàn)跟r關(guān)系式中不應(yīng)出現(xiàn)周期T,我們可運(yùn)用什么知識(shí)把T消去？3.完成下面對(duì)太陽(yáng)與行星間引力規(guī)律的推導(dǎo)過(guò)程，引

3、力公式F=GY的得出，概括起來(lái)r導(dǎo)出過(guò)程如圖所示：簡(jiǎn)化處理:按引力提供向心 力F二牛頓第三定律得出行T星對(duì)太陽(yáng)引力F 8 T綜合整理FS寫成等式“”處理要點(diǎn)提煉1 .內(nèi)容：任何兩個(gè)物體之間都存在相互作用的引力，引力的大小與這兩個(gè)物體的質(zhì)量的乘積成一、與這兩個(gè)物體之間的距離的平方成.2 .公式：尸=辱，式中皿、n是兩物體質(zhì)量，r為二者之間的距離，G為,Gr值為6.67X10“Nm7kg3.3 .萬(wàn)有引力的特性(1)普遍性：萬(wàn)有引力存在于宇宙中任何有質(zhì)量的物體之間(天體間、地面物體間、微觀粒子間).(2)相互性：兩個(gè)物體間相互作用的引力是一對(duì)作用力和反作用力，符合(3)宏觀性：天體間萬(wàn)有引力很大，

4、它是支配天體運(yùn)動(dòng)的原因.地面物體間、微觀粒子間的萬(wàn)有引力很小，不足以影響物體的運(yùn)動(dòng)，故常忽略不計(jì).4 .萬(wàn)有引力公式的適用條件(1)萬(wàn)有引力定律中的距離r,其含義是兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)間的距離，如果兩個(gè)物體相距很遠(yuǎn)，則物體一般可以視為質(zhì)點(diǎn)，公式成立.(2)如果是形狀規(guī)則的均勻物體，且相距較近，則應(yīng)把r理解為它們的幾何中心的距離,也可直接用萬(wàn)有引力定律表達(dá)式計(jì)算.例如：物體是兩個(gè)均勻球體，r就是兩個(gè)球心間的距離：一個(gè)均勻球體對(duì)球外一個(gè)質(zhì)點(diǎn)的引力，也可以用同樣的公式計(jì)算，而r是球心到質(zhì)點(diǎn)的距離.例1 對(duì)于萬(wàn)有引力定律表達(dá)式F=G,以下r說(shuō)法正確的是（）A.公式中的G為比例常數(shù)，無(wú)單位B. mi與叱之間的萬(wàn)有引

5、力的大小與施力物體的質(zhì)量成正比，與物體間距離的平方成反比C. uh與亞之間的萬(wàn)有引力總是大小相等，與兩物體質(zhì)量是否相等無(wú)關(guān)D. uh與叱之間的萬(wàn)有引力總是大小相等、方向相反，是一對(duì)平衡力2 設(shè)想把質(zhì)量為m的物體放在地球的球心上，地球質(zhì)量為北半徑為R,則物體與地球間的萬(wàn)有引力是（）A.零B.無(wú)窮大C.G患D.無(wú)法確定把火星和地球繞太陽(yáng)運(yùn)行的軌道視為圓周.由火星和地球繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的周期之比可求得（）A.火星和地球的質(zhì)量之比B.火星和太陽(yáng)的質(zhì)量之比C.火星和地球到太陽(yáng)的距離之比D.火星和地球繞太陽(yáng)運(yùn)行速度大小之比二、引力常量要點(diǎn)提煉1 .卡文迪許巧妙地利用扭秤裝置測(cè)得了G值，G=6.67X10“N-m

6、Vkg；此引力常量是一個(gè)普遍適用的常量.2 .卡文迪許實(shí)驗(yàn)不僅驗(yàn)證了萬(wàn)有引力定律的正確性，同時(shí)，使得萬(wàn)有引力定律公式賦予了實(shí)際意義.3 .引力常量的物理意義是：兩個(gè)質(zhì)量為1kg的物體相距1m時(shí)相互作用的萬(wàn)有引力為6.67X10-11N.由此可知，一般物體間的萬(wàn)有引力非常小，我們無(wú)法感覺(jué)到.即學(xué)即用兩個(gè)質(zhì)量均為5kg且質(zhì)量分布均勻的鉛球，當(dāng)球心相距1m時(shí)它們之間的萬(wàn)有引力為多大？牛頓的思考與推論與引力有關(guān)太陽(yáng)與行星間引力規(guī)律的推導(dǎo),現(xiàn)象的思考j引力大小:二。學(xué)r引力方向:沿太陽(yáng)與行星二者連線萬(wàn)有引內(nèi)容力定律萬(wàn)有引力定律mm（表達(dá)式:F二C華r測(cè)定人:英國(guó)物理學(xué)家卡文迪許大小:C=6.67X10-

7、Nm2/kg2第2節(jié)萬(wàn)有引力定律課前準(zhǔn)備區(qū)1 .開(kāi)普勒三定律牛頓第三定律2 .向心力向心力3 .太陽(yáng)對(duì)行星的引力課堂活動(dòng)區(qū)核心知識(shí)探究問(wèn)題情境1. (1)屬于已知運(yùn)動(dòng)求力的情況.(2)由開(kāi)普勒行星運(yùn)動(dòng)定律，所有行星闈繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的軌道都是橢圓，它與太陽(yáng)的連線3r在相等的時(shí)間內(nèi)掃過(guò)的面積相等，且滿足亍=憶(3)平拋運(yùn)動(dòng)、圓周運(yùn)動(dòng).平拋運(yùn)動(dòng)可分解為兩個(gè)方向上的直線運(yùn)動(dòng)，圓周運(yùn)動(dòng)可分解為沿半徑方向和沿切線方向上的運(yùn)動(dòng).(4)簡(jiǎn)化成圓周運(yùn)動(dòng).2. (1)既然把橢圓軌道簡(jiǎn)化為圓軌道，由第二定律：行星與太陽(yáng)的連線在相等的時(shí)間內(nèi)掃過(guò)相等的而積，可知：行星做勻速圓周運(yùn)動(dòng).(2)猜想：太陽(yáng)對(duì)行星有引力，并且此引力

8、等于行星做圓周運(yùn)動(dòng)所需要的向心力.4n3(3)選擇r,因?yàn)樵谌粘Ｉ钪?，行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的線速度外角速度3不易觀測(cè),但周期T比較容易觀測(cè)出來(lái).(4)由開(kāi)普勒第三定律可知，*=k,并且k是由中心天體決定的.因此可對(duì)此式變形為。r3r=k-要點(diǎn)提煉1 .正比反比2 .引力常量3 .(2)牛頓第三定律例1.C萬(wàn)有引力公式中的G為引力常量，不但有大小而且有單位，單位是Nm/kg故A錯(cuò)；兩物體間的萬(wàn)有引力大小與兩物體質(zhì)量的乘積成正比，與二者距離的二次方成反比，而且它們間的萬(wàn)有引力是一對(duì)作用力與反作用力，總是大小相等、方向相反，故B、D錯(cuò)，C正確.【例2.A本題主要考查對(duì)公式F=G法的應(yīng)用及其適用條件，此時(shí)兩球心重合，公式不再適ft用.如圖所示，在地球直徑上取與球心等距的A、B兩相同的質(zhì)點(diǎn)，則兩質(zhì)點(diǎn)對(duì)球心處m的萬(wàn)有引力大小相等、方向相反.以此類推，可得球心處m受到的萬(wàn)有引力的