萬有引力定律高一下物理人教版（2019）必修二

第七單元

萬有引力與宇宙航行7.2萬有引力定律復(fù)習(xí)回顧開普勒第一定律——軌道定律所有行星都分別在大小不同的橢圓軌道上圍繞太陽運(yùn)動(dòng)，太陽是在這些橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上;對每個(gè)行星來說，太陽和行星的連線在相等的時(shí)間內(nèi)掃過相等的面積;開普勒第三定律——周期定律所有行星的橢圓軌道的半長軸的三次方跟公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等。開普勒第二定律——面積定律是什么力支配著行星繞著太陽做如此和諧而有規(guī)律的運(yùn)動(dòng)呢？

行星的運(yùn)動(dòng)是太陽吸引的緣故，并且力的大小與到太陽距離的平方成反比。在行星的周圍有旋轉(zhuǎn)的物質(zhì)(以太)作用在行星上，使得行星繞太陽運(yùn)動(dòng)。一切物體都有合并的趨勢，這種趨勢導(dǎo)致物體做圓周運(yùn)動(dòng)。胡克伽利略行星的運(yùn)動(dòng)是受到了來自太陽的類似于磁力的作用，與距離成反比。開普勒笛卡爾科學(xué)家們的思考牛頓

牛頓在前人對慣性研究的基礎(chǔ)上，開始思考“物體怎樣才會(huì)不沿直線運(yùn)動(dòng)”這一問題，他的回答是：以任何方式改變速度，都需要力。使行星沿圓或橢圓運(yùn)動(dòng)，需要指向圓心或橢圓焦點(diǎn)的力，這個(gè)力應(yīng)該是太陽對它的引力?？茖W(xué)家們的思考自主學(xué)習(xí)49-51頁思考下列問題：問題1.太陽與行星間引力的方向是什么方向?問題2.引力大小與可能什么因素有關(guān)?問題3.我們要通過天文觀測驗(yàn)證上述因素，可以利用那些公式和定理?問題4.為什么蘋果從樹上脫落時(shí)會(huì)落向地面，而沒有飛向空中？問題5.在地面附近，物體受到重力的作用，那么月球呢？太陽呢？問題6.如果月球與地球之間的力和使蘋果下落的力是同一種力嗎？能否證明？（1）若已知質(zhì)量為m的某行星繞太陽做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，軌道半徑為r，線速度為v，求太陽對行星的向心力。一、行星與太陽的引力（2）天文觀測可得到行星的公轉(zhuǎn)周期T，線速度v與公轉(zhuǎn)周期T的關(guān)系是怎樣的？寫出用公轉(zhuǎn)周期T表示的向心力的表達(dá)式。合作探究（3）不同行星的公轉(zhuǎn)周期是不同的，引力跟太陽與行星間的距離關(guān)系的表達(dá)式中不應(yīng)出現(xiàn)周期T，如何消去周期T?結(jié)論：（2）行星對太陽的引力跟太陽的質(zhì)量成正比，與行星、太陽之間的距離的二次方成反比.

F太陽Fˊ一、行星與太陽的引力（1）太陽對行星的引力跟行星的質(zhì)量成正比，與行星、太陽之間的距離的二次方成反比.即精講解疑G為比例系數(shù)，與太陽、行星無關(guān)。（3）太陽與行星間引力的大小與太陽的質(zhì)量、行星的質(zhì)量成正比，與兩者距離的二次方成反比.方向：沿著太陽與行星間的連線作用力和反作用力一、行星與太陽的引力結(jié)論：精講解疑為什么月球也不會(huì)飛離地球呢？月球和地球之間存在引力什么力使得蘋果不能離開地球?地球與蘋果的引力？重力？二、月-地檢驗(yàn)問題6.如果月球與地球之間的力和使蘋果下落的力是同一種力嗎？能否證明？合作探究1.地球和月球之間的吸引力：

2.地球和蘋果之間的吸引力：

地球半徑R=6.4×106m當(dāng)時(shí)可以利用的數(shù)據(jù)有：地表重力加速度g=9.8m/s2月地距離r≈60R=3.84×108m月球周期T=27.3天≈2.36×106

s蘋果做自由落體運(yùn)動(dòng)：

g=9.8m/s2月球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)：

合作探究數(shù)據(jù)表明，地面物體所受地球的引力，月球所受地球的引力，與太陽、行星間的引力，真的遵從相同的規(guī)律！我們的思想還可以更加解放！是否宇宙中任意兩個(gè)物體之間都有這樣的力呢?二、月-地檢驗(yàn)精講解疑3.公式：1.內(nèi)容：自然界中任何兩個(gè)物體都相互吸引,引力的方向在它們的連線上，引力的大小與物體的質(zhì)量

m1和m2

的乘積成正比,與它們之間距離的二次方成反比.2.方向：在兩物體的連線上.三、萬有引力定律精講解疑4．萬有引力定律的適用條件：（1）萬有引力定律公式適用于質(zhì)點(diǎn)之間的引力大小的計(jì)算。（2）對于實(shí)際物體間的相互作用，物體間的距離遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于物體本身的大小時(shí)也適用。（3）兩個(gè)質(zhì)量分布均勻的球體間的引力大小可用萬有引力定律公式求解，公式中的r為兩球心之間的距離。

某同學(xué)認(rèn)為兩只小貓距離非常近時(shí)，根據(jù)公式F=得出：r→0時(shí)，F(xiàn)→∞。你認(rèn)為這位同學(xué)的想法正確嗎？為什么？思考與討論5．萬有引力定律的特性：（1）普遍性：萬有引力存在于宇宙中任何有質(zhì)量的物體之間。（2）相互性：兩個(gè)物體間相互作用的引力是一對作用力和反作用力，符合力的相互作用。（3）宏觀性：天體間萬有引力較大，它是支配天體運(yùn)動(dòng)的原因。地面物體間、微觀粒子間的萬有引力微小，不足以影響物體的運(yùn)動(dòng)，故常忽略不計(jì)。（4）特殊性：兩個(gè)物體間的萬有引力只與它們本身的質(zhì)量有關(guān)，與它們之間的距離有關(guān)，與所在空間的性質(zhì)無關(guān)。三、萬有引力定律精講解疑三、萬有引力定律6.萬有引力定律的意義：

揭示了地面上物體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律和天體上物體的運(yùn)動(dòng)遵從同一規(guī)律，讓人們認(rèn)識到天體上物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律也是可以認(rèn)識的,解放了人們的思想,給人們探索自然的奧秘建立了極大信心,對后來的物理學(xué)、天文學(xué)的發(fā)展具有深遠(yuǎn)的影響。精講解疑三、萬有引力定律7.牛頓的遺憾：

牛頓得出了萬有引力與物體質(zhì)量及它們之間距離的關(guān)系，但卻無法算出兩個(gè)天體之間萬有引力的大小，因?yàn)樗恢酪?/p>