【優(yōu)化方案】高中物理 第5章5.2 萬有引力定律是怎樣發(fā)現(xiàn)的課件 滬科必修2

5．2萬有引力定律是怎樣發(fā)現(xiàn)的

核心要點突破課堂互動講練課前自主學案知能優(yōu)化訓練5.2課標定位學習目標：1.了解人類對天體運動認識的發(fā)展史，理解開普勒三大定律．2．了解萬有引力定律得出的思路和過程．3．理解萬有引力及萬有引力定律的含義并會推導．重點難點：重點：1.行星運動的三大定律的內容及理解．2．萬有引力定律的理解及應用．難點：萬有引力定律的推導及條件的理解．課標定位課前自主學案一、托勒密集古代天文學研究之大成公元150年，托勒密構筑了宇宙“___________”的九重天模型，他的這個模型能夠預報相當長時間內的___________、_______和_____的發(fā)生等．二、哥白尼迎來了科學的春天1．波蘭天文學家哥白尼認為__________是宇宙的中心，地球和其他行星都繞_______做勻速圓周運動的學說，又稱“日心地動說”或“日心體系”．地心體系行星位置日食月食太陽太陽2．哥白尼運用他的模型，不僅算出了每顆行星繞太陽運行的_________，而且第一次算出了每顆行星到太陽的________．三、開普勒提出行星運動三定律1．第一定律(軌道定律)：所有行星圍繞太陽運動的軌道都是________，太陽處于所有橢圓的一個_____________上．2．第二定律(面積定律)：對于每一顆行星而言，太陽和行星的連線在相等的時間內掃過相等的________．周期距離橢圓公共焦點面積3．第三定律(周期定律)：所有行星軌道______________與__________________的比值都相等，用公式表示為__________.式中k是與行星無關的常量．開普勒三定律同樣適用于衛(wèi)星繞行星的運動，只是比值k的大小有所不同．半長軸的立方公轉周期的平方四、發(fā)現(xiàn)萬有引力的過程1．關于行星運動原因的猜想(1)英國的吉爾伯特猜想行星是靠太陽發(fā)出的_______維持繞日運動的；(2)法國數(shù)學家笛卡兒提出的________假設；(3)法國天文學家布利奧首先提出_________假設．磁力漩渦平方反比2．站在巨人肩上的牛頓(1)三大困難①困難之一：無數(shù)學工具解決曲線運動問題．②困難之二：缺乏理論工具計算天體各部分對行星產(chǎn)生力的總效果．③困難之三：眾多天體的引力和相互干擾問題無法解決．(2)牛頓利用________知識，運用______的概念，把龐大天體的質量集中于_______，提出了萬有引力定律．微積分質點球心吸引質量的乘積距離的二次方五、萬有引力定律1．內容：自然界中任何兩個物體都是相互______的，引力的大小跟這兩個物體的____________成正比，跟它們的_________________成反比．2．公式：________________，式中質量的單位用kg，距離的單位用m，力的單位用N，G為引力常量，通常取G＝6.67×10－11N·m2/kg2.3．卡文迪許實驗英國物理學家卡文迪許利用________測出了引力常量．由于卡文迪許測出引力常量G，才使得________________有了真正的實用價值．知道G的值后，利用_________________便可計算天體的質量．扭秤萬有引力定律萬有引力定律思考感悟蘋果落向地球球而不是地球球向上碰到蘋蘋果，是蘋果果對地球的引引力小于地球球對蘋果的引引力嗎？提示：蘋果與地球間間的引力是大大小相等的．．由于地球質質量大，不可可能產(chǎn)生明顯顯的加速度．．核心要點突破一、對開普勒勒三大定律的的理解1．開普勒第一一定律(軌道定律)：明確行星的的軌道都是橢橢圓，但橢圓圓軌道都很接接近圓．中學學階段分析和和處理天體運運動時，可將將行星的橢圓圓軌道簡化為為圓軌道來處處理．2．開普勒第二二定律(面積定律)：指出對于每每一個行星，，其與太陽的的連線在相等等的時間內掃掃過相等的面面積．這一定定律反映出同同一顆行星在在遠日點的速速率小于近日日點的速率．．特別提醒：(1)k是一個與行星星無關的常量量，在不同的的星系中k值不同，k值只與系統(tǒng)的的中心天體有有關．(2)T是公轉周期，，不是自轉周周期．即時應用(即時突破，小小試牛刀)1．關于天體的的運動軌道和和相對位置，，下列說法中中正確的是()A．所有天體繞繞另一天體運運動的軌跡均均為橢圓B．人造地球衛(wèi)衛(wèi)星的軌跡也也應該是橢圓圓，而不同的的人造地球衛(wèi)衛(wèi)星橢圓軌道道的焦點都是是同一個C．太陽的位置置總在太陽系系中各大行星星繞太陽運動動軌道的焦點點上，因此，，太陽是絕對對靜止的恒星星D．任何中心天天體與繞其運運動的天體之之間，相對位位置是保持不不變的解析：選AB.根據(jù)開普勒第第一定律，即即軌道定律，，一個天體繞繞另一個天體體運動時，繞繞行天體的軌軌跡都是橢圓圓，即使是人人造天體——衛(wèi)星、航天器器等也應如此此，而且，中中心天體位于于各個橢圓軌軌道的焦點上上．所以A、B正確．選項項C錯在認為太太陽是絕對對靜止的恒恒星，宇宙宙萬物間，，絕對靜止止的物體和和天體是不不存在的．．中心天體體和繞其運運動的天體體的相對位位置隨著環(huán)環(huán)繞運動天天體位置的的變化而變變化，不變變的是中心心天體始終終位于橢圓圓軌道的焦焦點上，故故D項是錯誤的的．二、對萬有有引力定律律的理解1．萬有引力力特點的理理解(1)萬有引力存存在于宇宙宙間任何有有質量的兩兩個物體之之間，是自自然界中一一種基本相相互作用的的規(guī)律．(2)兩個物體間間的萬有引引力是一對對作用力與與反作用力力．2．對萬有引引力定律的的理解四性內容普遍性萬有引力不僅存在于太陽與行星、地球與月球之間，宇宙間任何兩個有質量的物體之間都存在著這種相互吸引的力相互性兩個有質量的物體之間的萬有引力是一對作用力和反作用力，總是滿足大小相等，方向相反，作用在兩個物體上四性內容宏觀性在地面上的一般物體之間，由于質量比較小，物體間的萬有引力比較小，與其他力比較可忽略不計，但在質量巨大的天體之間，或天體與其附近的物體之間，萬有引力起著決定性作用特殊性兩個物體之間的萬有引力只與它們本身的質量和它們間的距離有關，而與所在空間的性質無關，也與周圍是否存在其他物體及物體的運動狀態(tài)無關圖5－1－1即時應用(即時突破，，小試牛刀刀)3．地球的半半徑為6.37×106m，地球質量量為5.98×1024kg，地球表面面上質量為為1.0kg的物體受到到的地球的的萬有引力力是________N．若g＝9.8m/s2，物體受到到的重力為為________N，比較它們們的差別________________________________________________________________________．答案：9.8299.8在地球表面面及其附近近，物體受受到的萬有有引力近似似等于物體體的重力的的大小課堂互動講練開普勒定律的應用類型一例1飛船沿半徑徑為R的圓周繞地地球運動，，其周期為為T，地球半徑徑為R0，如果飛船船要返回地地面，可在在軌道上某某點A處將速率降降到適當數(shù)數(shù)值，從而而使飛船沿沿著以地心心為焦點的的橢圓軌道道運動，橢橢圓與地球球表面在B點相切，如如圖5－1－2所示，求飛飛船由A點到B點所需的時時間？圖5－1－2萬有引力定律的應用類型二例2(2011年河南開封封高一期末末)如圖5－1－3所示，在距距一質量為為M、半徑為R、密度均勻勻的球體R處有一質量量為m的質點，此此時，M對m的萬有引力力為F1.當從M中挖去一半半徑為R/2的球體時，，剩下部分分對m的萬有引力力為F2.則F1