第2節(jié)　萬(wàn)有引力定律 教學(xué)課件

物理第七章萬(wàn)有引力與宇宙航行第2節(jié)萬(wàn)有引力定律01必備知識(shí)素養(yǎng)奠基02關(guān)鍵能力素養(yǎng)形成03分層演練素養(yǎng)達(dá)標(biāo)[學(xué)習(xí)目標(biāo)]1．知道太陽(yáng)與行星間存在引力．2．能利用開普勒定律和牛頓第三定律推導(dǎo)出太陽(yáng)與行星之間的引力表達(dá)式．3．理解萬(wàn)有引力定律內(nèi)容、含義及適用條件．4．認(rèn)識(shí)萬(wàn)有引力定律的普遍性，能應(yīng)用萬(wàn)有引力定律解決實(shí)際問(wèn)題．正比反比[判一判]1．(1)行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的向心力來(lái)自太陽(yáng)對(duì)行星的吸引力．(

)(2)把行星繞太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)看作勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，勻速圓周運(yùn)動(dòng)的規(guī)律同樣適用于行星運(yùn)動(dòng)．(

)√√[想一想]1．開普勒行星運(yùn)動(dòng)的三個(gè)定律，描述行星做怎樣的運(yùn)動(dòng)？是什么原因使行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)？

提示：行星繞太陽(yáng)在橢圓軌道上運(yùn)動(dòng)；太陽(yáng)對(duì)行星的引力．知識(shí)點(diǎn)2月—地檢驗(yàn)1．猜想：維持月球繞地球運(yùn)動(dòng)的力與使物體下落的力是同一種力，遵從“______________”的規(guī)律．2．推理：物體在月球軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度大約是它在地面附近下落時(shí)的加速度的_______．3．結(jié)論：計(jì)算結(jié)果與預(yù)期符合得很好．這表明：地面物體所受地球的引力、月球所受地球的引力，與太陽(yáng)、行星間的引力遵從_______的規(guī)律．平方反比相同[想一想]2．已知自由落體加速度g為9.8m/s2，月球中心到地球中心的距離為3.8×108m，月球公轉(zhuǎn)周期為27.3d，約2.36×106s．根據(jù)這些數(shù)據(jù)，能否驗(yàn)證維持月球繞地球運(yùn)動(dòng)的力與使物體下落的力是同一種性質(zhì)的力？連線上質(zhì)量m1和m2的乘積距離r的二次方6.67×10－11√×√×[想一想]3．一個(gè)籃球的質(zhì)量為0.6kg，它所受的重力有多大？試估算操場(chǎng)上相距0.5m的兩個(gè)籃球之間的萬(wàn)有引力．√2．(對(duì)萬(wàn)有引力定律的理解)關(guān)于行星運(yùn)動(dòng)定律和萬(wàn)有引力定律的建立過(guò)程，下列說(shuō)法正確的是(

)A．第谷通過(guò)整理大量的天文觀測(cè)數(shù)據(jù)得到行星運(yùn)動(dòng)定律B．哥白尼提出了日心說(shuō)并發(fā)現(xiàn)了行星沿橢圓軌道運(yùn)行的規(guī)律C．開普勒通過(guò)總結(jié)論證，總結(jié)出了萬(wàn)有引力定律D．卡文迪什在實(shí)驗(yàn)室里通過(guò)幾個(gè)鉛球之間萬(wàn)有引力的測(cè)量，測(cè)出了引力常量的數(shù)值√解析：開普勒對(duì)天體的運(yùn)行做了多年的研究，最終得出了行星運(yùn)行三大定律，故A錯(cuò)誤；哥白尼提出了日心說(shuō)，開普勒發(fā)現(xiàn)了行星沿橢圓軌道運(yùn)行的規(guī)律，故B錯(cuò)誤；牛頓通過(guò)總結(jié)論證，總結(jié)出了萬(wàn)有引力定律，并通過(guò)比較月球公轉(zhuǎn)的周期，根據(jù)萬(wàn)有引力充當(dāng)向心力，對(duì)萬(wàn)有引力定律進(jìn)行了“月—地檢驗(yàn)”，故C錯(cuò)誤；牛頓發(fā)現(xiàn)了萬(wàn)有引力定律之后，第一次通過(guò)實(shí)驗(yàn)比較準(zhǔn)確地測(cè)出引力常量的科學(xué)家是卡文迪什，故D正確．√√解析：公式中的r對(duì)星球之間而言，由于星球之間的距離遠(yuǎn)大于星球本身的半徑，星球可看作質(zhì)點(diǎn)，可認(rèn)為星球之間的距離r近似等于星球運(yùn)行軌道的半徑，A正確；而對(duì)于地球表面的物體與地球而言，地球不能看作質(zhì)點(diǎn)，r應(yīng)是指物體到地球球心的距離，B錯(cuò)誤；對(duì)兩個(gè)均勻球而言，是指兩個(gè)球心間的距離，C正確；對(duì)人造地球衛(wèi)星而言，人造衛(wèi)星可認(rèn)為是質(zhì)點(diǎn)，此時(shí)r是指衛(wèi)星到地球球心的距離，D錯(cuò)誤．4．(萬(wàn)有引力定律的應(yīng)用)一個(gè)質(zhì)子由兩個(gè)u夸克和一個(gè)d夸克組成．一個(gè)夸克的質(zhì)量是7.1×10－30kg，則兩個(gè)夸克相距1.0×10－16m時(shí)的萬(wàn)有引力約為(引力常量G＝6.67×10－11N·m2/kg2)(

)A．2.9×10－35N

B．3.1×10－36NC．3.4×10－37N D．3.5×10－38N√探究一對(duì)太陽(yáng)與行星間引力的理解

1．模型簡(jiǎn)化(1)將行星繞太陽(yáng)的橢圓運(yùn)動(dòng)看成勻速圓周運(yùn)動(dòng)，太陽(yáng)對(duì)行星的引力提供了行星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力．(2)將天體看成質(zhì)點(diǎn)，且質(zhì)量集中在球心上，如圖所示．2．太陽(yáng)對(duì)行星的引力(1)推導(dǎo)

(2)結(jié)論太陽(yáng)對(duì)不同行星的引力，與行星的質(zhì)量m成正比，與行星和太陽(yáng)間距離r的二次方成反比．3．行星對(duì)太陽(yáng)的引力4．行星與太陽(yáng)間的引力√√√2．引力常量G(1)對(duì)G值的理解①目前引力常量推薦的標(biāo)準(zhǔn)值G＝6.67408(31)×10－11N·m2/kg2，通常取G＝6.67×10－11N·m2/kg2.②引力常量有單位，單位符號(hào)為N·m2/kg2.③意義：在數(shù)值上等于兩個(gè)質(zhì)量都是1kg的質(zhì)點(diǎn)相距1m時(shí)的相互作用力．④因?yàn)橐ΤＡ縂很小，我們?nèi)粘Ｉ钪薪佑|的物體的質(zhì)量又不是很大，所以我們很難察覺到物體之間的引力．(3)引力常量測(cè)定的意義①卡文迪什利用扭秤裝置通過(guò)改變小球的質(zhì)量和距離，證實(shí)了萬(wàn)有引力的存在及萬(wàn)有引力定律的正確性．②引力常量的確定使萬(wàn)有引力定律能夠進(jìn)行定量的計(jì)算，顯示出真正的實(shí)用價(jià)值．③卡文迪什扭秤實(shí)驗(yàn)是物理學(xué)上非常著名和重要的實(shí)驗(yàn)，扭秤實(shí)驗(yàn)巧妙地利用等效法，合理地將微小量進(jìn)行放大，開創(chuàng)了測(cè)量弱力的新時(shí)代．√[解析]

卡文迪什最早測(cè)出G值，使萬(wàn)有引力定律有了真正的實(shí)用價(jià)值，A錯(cuò)誤；牛頓通過(guò)“月—地檢驗(yàn)”發(fā)現(xiàn)地面物體、月球所受地球引力都遵從同樣的規(guī)律，B正確；當(dāng)兩物體間距離r趨于零時(shí)，萬(wàn)有引力定律不再適用，C錯(cuò)誤；引力常量G值大小與中心天體選擇無(wú)關(guān)，D錯(cuò)誤．√【例4】?jī)蓚€(gè)質(zhì)量分布均勻、密度相同且大小相同的實(shí)心小鐵球緊靠在一起，它們之間的萬(wàn)有引力為F，如圖所示，現(xiàn)將其中一個(gè)小球中挖去半徑為原球半徑一半的球，并按如圖所示的形式緊靠在一起(三個(gè)球心在一條直線上)，試計(jì)算它們之間的萬(wàn)有引力大小．[針對(duì)訓(xùn)練2]

(多選)關(guān)于引力常量，下列說(shuō)法正確的是(

)A．引力常量是兩個(gè)質(zhì)量為1kg的物體相距1m時(shí)的相