【金牌學(xué)案】年高中物理 第三章 第一節(jié) 萬(wàn)有引力定律課件 粵教必修2

第三章

萬(wàn)有引力定律及其應(yīng)用第一節(jié)萬(wàn)有引力定律一、天體的運(yùn)動(dòng)托勒密地球哥白尼太陽(yáng)

1．地心說(shuō)：_______發(fā)展了地心說(shuō)，他認(rèn)為_(kāi)____是宇宙的中心且靜止不動(dòng)，太陽(yáng)、月亮及其他行星都繞其做圓周運(yùn)動(dòng)．

2．日心說(shuō)：_______提出日心說(shuō)，他通過(guò)40多年的觀察發(fā)現(xiàn)，若假設(shè)_____是宇宙的中心，地球和其他行星都圍繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)，對(duì)行星運(yùn)動(dòng)的描述就會(huì)變得更加清晰．

[“日心說(shuō)”是真理嗎]“日心說(shuō)”的提出，是科學(xué)與神權(quán)的一次“激烈碰撞”，經(jīng)過(guò)哥白尼、布魯諾、第谷、開(kāi)普勒、伽利略等一大批科學(xué)家的不懈努力，最終，科學(xué)戰(zhàn)勝了神權(quán)．如今我們學(xué)習(xí)“地心說(shuō)”與“日心說(shuō)”時(shí)，往往會(huì)一味地認(rèn)為托勒密的“地心說(shuō)”是錯(cuò)誤的，哥白尼的“日心說(shuō)”才是正確的，真的是這樣嗎？

答案：要學(xué)會(huì)用辯證的眼光去看待問(wèn)題．在現(xiàn)在看來(lái)，托勒密的觀點(diǎn)無(wú)疑是錯(cuò)誤的，而在當(dāng)時(shí)的社會(huì)歷史背景和科學(xué)技術(shù)條件下，卻是和當(dāng)時(shí)實(shí)踐水平相適應(yīng)的理論；反觀“日心說(shuō)”，其中也繼承了“地心說(shuō)”關(guān)于天體運(yùn)動(dòng)是完美的勻速圓周運(yùn)動(dòng)的錯(cuò)誤觀點(diǎn)，同時(shí)認(rèn)為太陽(yáng)是宇宙中心的觀點(diǎn)，也是錯(cuò)誤的．科學(xué)不是一成不變的，而是在不斷地探索與創(chuàng)新中逐漸地發(fā)展．二、開(kāi)普勒定律1．開(kāi)普勒第一定律(軌道定律)：所有行星圍繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的軌道都是______，太陽(yáng)處在橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上．橢圓2．開(kāi)普勒第二定律(面積定律)：太陽(yáng)和行星之間的連線(xiàn)在相等的時(shí)間內(nèi)掃過(guò)相同的_______．面積

3．開(kāi)普勒第三定律(周期定律)：所有行星繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)周期的______和軌道半長(zhǎng)軸的______成正比，用公式表示為_(kāi)_____.平方立方三、萬(wàn)有引力定律開(kāi)普勒伽利略笛卡兒

1．萬(wàn)有定律的發(fā)現(xiàn)：_________、________、________、______等科學(xué)家對(duì)行星運(yùn)動(dòng)的原因做了各種猜想，最后由_____正式提出萬(wàn)有引力定律．胡克牛頓

2．內(nèi)容:宇宙間任意兩個(gè)有質(zhì)量的物體間都存在__________，其大小與_______________乘積成正比，與__________________成反比．相互吸引力兩物體的質(zhì)量它們間距離的平方3．公式：F=_______，其中G為引力常數(shù)，精確的實(shí)驗(yàn)測(cè)得G＝6.67×10－11N·m2/kg2.

Gm1m2

r2要點(diǎn)1開(kāi)普勒第二定律的應(yīng)用

【例1】我國(guó)發(fā)射的第一顆人造衛(wèi)星，其近地點(diǎn)高度是h1＝439km，遠(yuǎn)地點(diǎn)高度h2＝2384km，求近地點(diǎn)與遠(yuǎn)地點(diǎn)衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的速率之比v1∶v2.(已知R地＝6400km，用h1、h2、R地表示，不計(jì)算結(jié)果)

1．某行星沿橢圓軌道運(yùn)行，遠(yuǎn)日點(diǎn)離太陽(yáng)的距離為a，近日點(diǎn)離太陽(yáng)的距離為b，過(guò)遠(yuǎn)日點(diǎn)時(shí)行星的速率為va，則過(guò)近日點(diǎn)時(shí)的速率vb

為()C

解析：由開(kāi)普勒第二定律知，某行星與太陽(yáng)的連線(xiàn)在相等時(shí)間內(nèi)掃過(guò)的面積相等，取Δt足夠短，所掃過(guò)的面積近似看做要點(diǎn)2開(kāi)普勒第三定律的理解和應(yīng)用

(1)開(kāi)普勒第三定律揭示了周期和軌道半徑的關(guān)系，橢圓軌道半長(zhǎng)軸越長(zhǎng)的行星，其公轉(zhuǎn)周期越大；反之，其公轉(zhuǎn)周期越小． 圖3－1－1(2)事實(shí)表表明：：該定定律也也適用用于其其他天天體的的運(yùn)動(dòng)動(dòng)，如如月球球繞地球運(yùn)運(yùn)動(dòng)、、衛(wèi)星星繞木木星運(yùn)運(yùn)動(dòng)、、人造造衛(wèi)星星繞地地球運(yùn)運(yùn)動(dòng)等等．2．開(kāi)普勒常常量(k)的理解k值是一個(gè)由由被環(huán)繞的的中心天體體本身決定定的常量，，也就是說(shuō)：在中心心天體不同同的系統(tǒng)里里k值是不同的的，在中心心天體相同同的系統(tǒng)里k值是相同的的．【例2】人造地球衛(wèi)星運(yùn)運(yùn)行時(shí)，其其軌道半徑徑為月球軌軌道半周期大約是是()A．1～3天B．3～5天C．5～7天D．以上都不不對(duì)答案：C徑的，，已知月月球繞地球球運(yùn)動(dòng)的周周期是30天，則此衛(wèi)衛(wèi)星運(yùn)行的的2．設(shè)有兩顆顆人造地球球衛(wèi)星的質(zhì)質(zhì)量之比為為m1∶m2＝1∶2，其運(yùn)行軌道道半徑之比比為R1∶R2＝3∶1，則兩顆衛(wèi)衛(wèi)星運(yùn)行的的周期之比為()DA．4∶1B．9∶1C．1∶3D．3∶∶1的適用條件件r要點(diǎn)3萬(wàn)有引力定定律的理解解1．公式F＝Gm1m22(1)質(zhì)點(diǎn)間的相相互作用．．(2)質(zhì)量分布均均勻的球體體，r為球心間距距離．2．對(duì)萬(wàn)有引引力定律的的理解(1)普遍性：引引力存在于于宇宙間任任何有質(zhì)量量的物體之之間，是自然界中的的一種基本本相互作用用．(2)相互性：兩兩個(gè)物體間間的引力是是一對(duì)作用用力與反作作用力．(3)宏觀性：微微觀粒子質(zhì)質(zhì)量很小，，它們之間間的引力很很小，可忽略不計(jì)；；一般的兩兩個(gè)物體間間的引力也也很小(例如人與人人之間)，也可忽略不不計(jì)；只有有在天體與與天體之間間、天體與與一般物體體之間的引力較大大或很大時(shí)時(shí)，引力才才有宏觀上上的意義．(4)特殊性：兩兩物體間的的萬(wàn)有引力力只與它們們的質(zhì)量、、距離有關(guān)，而與其其所在的空空間性質(zhì)無(wú)無(wú)關(guān)，與周周?chē)袩o(wú)其其他物體無(wú)無(wú)關(guān)．r【例3】(雙選)對(duì)于質(zhì)量分分別為m1和m2的兩個(gè)物體體間的萬(wàn)有引力的表表達(dá)式F＝Gm1m22，下列說(shuō)法法中正確的的是()A．公式中G是引力常量量，它是由由實(shí)驗(yàn)得出出的，而不不是人為規(guī)定的B．當(dāng)兩物體體間的距離離r趨于零時(shí)，，萬(wàn)有引力力趨于無(wú)窮窮大C．m1和m2所受受引引力力大大小小總總是是相相等等的的D．兩兩個(gè)個(gè)物物體體間間的的引引力力總總是是大大小小相相等等、方方向向相相反反的的，，是是一一對(duì)平平衡衡力力解析析：：引力力常常量量G的值值是是英英國(guó)國(guó)物物理理學(xué)學(xué)家卡卡文文迪迪許巧妙的“精密扭秤”實(shí)驗(yàn)測(cè)定出來(lái)的，所以選項(xiàng)A正確；兩個(gè)物體之間的萬(wàn)有引力是一對(duì)作用力與反作用力，它們總是大小相等、方向相反、分別作用在兩個(gè)物體上，所以選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤．當(dāng)r趨于零時(shí)，這兩個(gè)物體不能看成質(zhì)點(diǎn)，萬(wàn)有引力公式不再適用，B項(xiàng)錯(cuò)．答案案：：AC3．地地球球質(zhì)質(zhì)量量大大約約是是月月球球質(zhì)質(zhì)量量的的81倍，一飛行器器在地球和月球之間，當(dāng)?shù)厍驅(qū)?duì)它的引力和和月球?qū)λ牡囊ο嗟葧r(shí)時(shí)，飛行器距地心的距距離與距月心心的距離之比比為()DA．1∶1B．3∶1C．6∶1D．9∶1解析：設(shè)月球中心離離飛行器的距距離為r1，月球的質(zhì)量量為m1；地球中心離飛飛行器的距離離為r2，地球的質(zhì)量量為m2，飛行器的質(zhì)質(zhì)量為m，則飛行器受受到月球、地地球的萬(wàn)有引引力分別為F月＝公式＝＝k中，半長(zhǎng)軸a是AB間距的一半(如圖3－1－2半長(zhǎng)軸的理解解a3T2所示)，不要認(rèn)為a等于太陽(yáng)到B點(diǎn)的距離；T是公轉(zhuǎn)周期，，不要誤認(rèn)為是自自轉(zhuǎn)周期．圖3－1－2【例4】哈雷彗星的環(huán)環(huán)繞周期是76年，離太陽(yáng)最最近距離是8.9×1010m，離太陽(yáng)最遠(yuǎn)遠(yuǎn)的距離尚未未得知．試根根據(jù)開(kāi)普勒定定律估算這個(gè)最遠(yuǎn)遠(yuǎn)距離．(k＝3.354××1018m3/s2)錯(cuò)因：未能正確理解解最近、最遠(yuǎn)遠(yuǎn)距離與軌道道半長(zhǎng)軸間的的幾何關(guān)系．半長(zhǎng)軸a＝l1＋l2

2

正解：設(shè)最近距離是l1，最遠(yuǎn)距離是l2，則由數(shù)學(xué)知識(shí)知4．哈雷彗星最最近出現(xiàn)的時(shí)時(shí)間是1986年，天文學(xué)家家哈雷曾預(yù)言，這顆彗星將每每隔一定時(shí)間間就會(huì)出現(xiàn)，，請(qǐng)預(yù)測(cè)其下下一次飛臨地球是哪一一年？提供以以下數(shù)據(jù)供參參考：(1)地球的公轉(zhuǎn)軌軌道接近圓，，哈雷彗星的的運(yùn)動(dòng)軌跡是是一個(gè)橢圓；(2)哈雷彗星軌道道的半長(zhǎng)軸a′約等于地球軌軌道半長(zhǎng)軸a的18倍．解：設(shè)哈雷彗星繞繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的的周期為T(mén)′，地球的公轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)周期為T(mén)，據(jù)開(kāi)普勒第第三定律有則哈雷彗星下下次臨近地球球的時(shí)間是1986年＋76解：設(shè)哈雷彗星繞繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的的周期為T(mén)′，地球的公轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)周期為T(mén)，據(jù)開(kāi)普勒第第三定律有則哈雷彗星下下次臨近地球球的時(shí)間是1986年＋76年＝2062年．萬(wàn)有引力和重重力的區(qū)別1．地球球?qū)ξ镂矬w的的引力力是物物體具具有重重力的的根本本原因因，但但重力力又不完完全等等于引引力．．這是是因?yàn)闉榈厍蚯蛟诓徊煌５氐刈赞D(zhuǎn)轉(zhuǎn)，地地球上上的一一切物體體都隨隨著地地球自自轉(zhuǎn)而而繞地地軸做做勻速速圓周周運(yùn)動(dòng)動(dòng)，這這就需需要向向心力．．這個(gè)個(gè)向心心力的的方向向是垂垂直指指向地地軸的的，它它的大大小是是F向＝mω2r(r是物體體與地地軸的的距離離，ω是地球球自轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)的角角速度度)．這個(gè)個(gè)向心力力是地地球?qū)?duì)物體體的引引力F的一個(gè)個(gè)分力力，如如圖3－1－3，引力F的另一一個(gè)分分力才才是物物體的的重力力mg.圖3－1－3.地球表表面的的重力力加速速度為為g＝—，其中中M和2．重力力和萬(wàn)萬(wàn)有引引力無(wú)無(wú)論在在大小小還是是在方方向上上都略略有差差別，，但這種種差別別很小?。砸灰话闱榍闆r下下，可可不考考慮地地球自自轉(zhuǎn)的的影響響，認(rèn)為物物體在在地球球表面面所受受重力力的大大小等等于地地球?qū)?duì)它的的萬(wàn)有有引力，即即mg＝GR分別是是地球球的質(zhì)質(zhì)量和和半徑徑．MmGMR2R25．(2011年金山山中學(xué)學(xué)期中中