【中學(xué)教材全解】2020-2021學(xué)年人教版高中物理必修2-第6章-第3節(jié)-萬有引力定律課時學(xué)案

第3節(jié)萬有引力定律學(xué)習(xí)目標(biāo)1.了解萬有引力定律發(fā)覺的思路和過程，知道地球表面四周重物的運(yùn)動與天體運(yùn)動的統(tǒng)一性。2.知道萬有引力是一種存在于全部物體之間的吸引力，知道萬有引力定律的適用范圍。3.會用萬有引力定律解決簡潔的引力計算問題，知道萬有引力定律公式中QUOTE的物理意義，了解引力常量QUOTE的測定在科學(xué)歷史上的重大意義。4.了解萬有引力定律的發(fā)覺的意義，體會在科學(xué)規(guī)律發(fā)覺過程中猜想與求證的重要性。自主學(xué)習(xí)1.假定維持月球繞地球公轉(zhuǎn)的力與使得蘋果下落的力真的是同一種力，同樣遵從_______定律，由于月球軌道半徑約為地球半徑（蘋果到地心的距離）的60倍，所以月球軌道上一個物體受到的引力是在地球上時的倍。2.由牛頓其次定律可知，月球在軌道上運(yùn)動的加速度(即月球公轉(zhuǎn)的向心加速度)是它在地面四周下落時的加速度(自由落體加速度)的。3.依據(jù)牛趕忙代測出的月球公轉(zhuǎn)周期QUOTE和軌道半徑QUOTE，算出月球在軌道的向心加速度QUOTE=。4.自然界中兩個物體都相互吸引，引力的大小跟物體的成正比，與它們之間距離QUOTE的成反比。5.萬有引力定律的表達(dá)式為QUOTE。6.引力常量是由物理學(xué)家利用扭秤裝置測得，QUOTEN·QUOTE。自我檢測1.（單選）下列關(guān)于萬有引力的說法，正確的是（）A.萬有引力只是宇宙中各天體之間的作用力B.萬有引力是宇宙中具有質(zhì)量的物體間普遍存在的相互作用力C.地球上的物體以及地球四周的物體除受到地球?qū)λ鼈兊娜f有引力外還受到重力作用D.太陽對地球的萬有引力大于地球?qū)μ柕娜f有引力2.（單選）關(guān)于萬有引力定律和引力常量的發(fā)覺，下列說法中正確的是（）A.萬有引力定律是由開普勒發(fā)覺的，而引力常量是由伽利略測定的B.萬有引力定律是由開普勒發(fā)覺的，而引力常量是由卡文迪許測定的C.萬有引力定律是由牛頓發(fā)覺的，而引力常量是由胡克測定的D.萬有引力定律是由牛頓發(fā)覺的，而引力常量是由卡文迪許測定的3.（單選）2021年3月底，泰國和中國簽署協(xié)議，泰國成為中國國產(chǎn)“北斗導(dǎo)航系統(tǒng)”的首個海外顧客，若某顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星質(zhì)量為QUOTE、離地球表面的高度為QUOTE，地球質(zhì)量為QUOTE、半徑為QUOTE，QUOTE為引力常量，則地球?qū)υ摫倍穼?dǎo)航衛(wèi)星的萬有引力大小為（）A.QUOTE B.QUOTEC.QUOTE D.QUOTE課內(nèi)探究一、月—地檢驗1.請思考以下四個問題（1）行星為何能圍繞太陽做圓周運(yùn)動?（2）月球為什么能圍繞地球做圓周運(yùn)動?（3）人造衛(wèi)星為什么能圍繞地球做圓周運(yùn)動?（4）地面上物體受到的力與上述天體間的引力是相同性質(zhì)的力嗎?2.關(guān)于月—地檢驗，回答以下兩個問題（1）月—地檢驗的目的是什么?（2）月—地檢驗的驗證原理是怎樣的?3.請你依據(jù)“月—地檢驗”的原理驗證“天上”的力與“地上”的力是同一種性質(zhì)的力。分析思路：依據(jù)牛頓其次定律,物體在月球軌道上運(yùn)動時的加速度(月球公轉(zhuǎn)的向心加速度)也就應(yīng)當(dāng)是它在地面四周下落時的加速度(自由落體加速度)的QUOTE。依據(jù)驗證原理,若“天上”與“地上”是同種性質(zhì)的力，由“平方反比”規(guī)律及地球表面的重力加速度，可求得月球運(yùn)動的向心加速度。依據(jù)人們觀測到的月球繞地球運(yùn)動的周期,及月、地間的距離,可運(yùn)用公式QUOTE求得月球運(yùn)動的向心加速度。若兩次求得結(jié)果在誤差范圍內(nèi)相等,就驗證了結(jié)論。若兩次求得結(jié)果在誤差范圍內(nèi)不相等,則說明“天上”與“地上”的力不是同一種性質(zhì)的力。理論推導(dǎo)：二、萬有引力定律1.萬有引力定律（1）既然太陽與行星間、地球與月球間、地球與地面物體間的力遵從“平方反比”的規(guī)律，是否任意兩個物體間都有這樣的力呢？（2）閱讀教材第40頁“萬有引力定律”部分內(nèi)容，總結(jié)萬有引力定律的內(nèi)容及表達(dá)式。（3）萬有引力定律的適用條件是什么？拓展結(jié)論：萬有引力定律四共性質(zhì)的理解：四性內(nèi)容普遍性由于自然界中任何兩個物體都相互吸引,所以萬有引力不僅存在于星球間,_______的物體之間都存在著相互作用的吸引力相互性兩個物體之間的萬有引力是一對________力，總是大小相等、方向相反宏觀性在通常狀況下,萬有引力格外小,只有質(zhì)量巨大的星球間或天體與天體四周的物體間,它的存在才有實際的物理意義,故在分析地球表面物體受力時,________地面物體之間的萬有引力,只考慮_________的引力特殊性兩個物體間的萬有引力只與它們本身的質(zhì)量和它們間的距離有關(guān)，而與所在空間的性質(zhì)_________關(guān)，也與四周是否存在其他物體無關(guān)例1（單選）關(guān)于萬有引力公式QUOTE，以下說法中正確的是（）A.公式只適用于星球之間的引力計算，不適用于質(zhì)量較小的物體B.當(dāng)兩物體間的距離趨近于0時，萬有引力趨近于無窮大C.兩物體間的萬有引力也符合牛頓第三定律D.公式中引力常量QUOTE是比例系數(shù)，沒有單位2.萬有引力與重力的關(guān)系（1）重力和萬有引力是同一種力嗎？（2）重力和萬有引力是怎樣的關(guān)系？例2蘋果自由落向地面時加速度的大小為QUOTE，在離地面高度等于地球半徑處做勻速圓周運(yùn)動的人造衛(wèi)星的向心加速度為多大？例3最近幾十年，人們對探測火星格外感愛好，先后曾放射過多個探測器，火星探測器“火星探路者”曾于1997年登上火星。2004年，又有“士氣”號和“機(jī)遇”號探測器登上火星。已知地球質(zhì)量約是火星質(zhì)量的9.3倍，地球直徑約是火星直徑的1.9倍。求地球表面和火星表面的重力加速度之比。三、引力常量1.引力常量的大小及其物理意義通常取QUOTEN·QUOTE,引力常量在數(shù)值上等于兩個質(zhì)量都是kg的質(zhì)點相距_______m時的相互吸引力。說明：由于引力常量QUOTE很小，我們?nèi)粘＝佑|的物體的質(zhì)量又不是很大，所以我們很難覺察到它們之間的引力。例如兩個質(zhì)量各為50kg的人相距1m時，他們相互間的引力相當(dāng)于幾粒塵埃的重力。但是，天體之間存在巨大的引力，太陽對地球的引力可以將直徑為幾千米的鋼柱拉斷。2.闡述測定引力常量的重大意義。鞏固練習(xí)1.（單選）關(guān)于萬有引力，下列說法正確的是（）A.萬有引力只有在天體與天體之間才能明顯表現(xiàn)出來B.一個蘋果由于其質(zhì)量很小，所以它受的萬有引力幾乎可以忽視C.地球?qū)θ嗽煨l(wèi)星的萬有引力遠(yuǎn)大于衛(wèi)星對地球的萬有引力D.地球表面的大氣層是由于萬有引力約束而存在于地球表面四周2.（單選）下列關(guān)于萬有引力和萬有引力定律的理解正確的是（）A.不能看做質(zhì)點的兩物體間不存在相互作用的引力B.只有能看做質(zhì)點的兩物體間的引力才能用QUOTE計算C.由QUOTE知，兩物體間距離QUOTE減小時，它們之間的引力增大D.引力常量的大小首先是由牛頓測出來的，且等于QUOTEN·QUOTE圖6-3-13.（單選）如圖6-3-1所示，兩球間的距離為QUOTE，兩球的質(zhì)量分布均勻，大小分別為QUOTE和QUOTE，半徑分別為QUOTE和QUOTE，則兩球間的萬有引力大小為（）圖6-3-1A.QUOTE