7.2万有引力定律ppt课件（含视频）-（2019）新人教版高中物理高一上学期必修第二册(02).rar

7.2 万有引力定律思考：是什么力支配着行星绕着太阳做如此和谐而有规律的运动呢？知识回顾开普勒第一定律轨道定律所有行星都分别在不同的椭圆轨道上围绕太阳运动，太阳是在这些椭圆的一个共同焦点上;对每个行星来说，太阳和行星的连线在相等的时间内扫过相等的面积;开普勒第三定律周期定律所有行星的椭圆轨道的半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等。太阳行星ba开普勒第二定律面积定律建立理想化模型 (1)匀速圆周运动模型：将行星绕太阳的运动近似看成匀速圆周运动。 (2)质点模型：太阳对对行星的引力提供了行星做圆圆周运动动的向心力太阳行星aF太阳行星v 设行星的质量为m，速度为v，行星与太阳间的距离为r，则行星绕太阳做匀速圆周运动的向心力为天文观测难以直接得到行星的速度 v，但可以得到行星的公转周期 TF行星太阳Mm一、行星与太阳间间的引力r利用 牛二利用 开三3.太阳与行星间的引力F类比法F 和F 是一对作用力和反作用力，那么可以得出F大小跟太阳质量M、行星质量m的关系式有什么关系？G为比例系数，与太阳、行星无关。方向：沿着太阳与行星间的连线。利用 牛三在推导导万有引力过过程中，利用 牛二、牛三和开三。二、万有引力定律1、表达式：2、含义：自然界中任何两个物体都相互吸引，引力的方向在它们的连线上，引力的大小F与物体的质量m1和m2的乘积成正比，与它们的距离r的二次方成反比.3、G是比例系数，与太阳、行星都没有关系。G=6.67x10-11N.m2/kg24、方向：太阳与行星间引力的方向沿着两者的连线方向。5、使用范围：使用于所有物体之间。6、备注：r趋近于零时，该公式不成立，不能说F等于无穷大。(1)适用于两个质点间引力大小的计算，若两个物体间的距离远大于物体本身大小时，两个物体可近似看成质点。（2）质量分布均匀的两个球体，可视为质量集中于球心。（3）质量分布均匀的球体与球外一质点，r r 为为质点质点到到球心球心的距离的距离。（4）对于地面上（或地球表面附近）的物体，可近似视为质点备注：（1）当r趋近于0时,万有引力公式已不再适用，而不是引力F趋于无穷大。3.万有引力公式的适用条件r r 为两质点间的距离为两质点间的距离rFm2m1FFrMmFr r 为两天体中心的距离为两天体中心的距离【例题1】考察万有引力公式如图所示，r 虽然大于两球的半径，但两球的半径不能忽略，而球的质量分布均匀，大小分别为m1与m2，则两球间万有引力的大小为( )r1rr2D【典例2】考察万有引力公式）（多选）关于太阳与行星间的引力，下列说法中正确的是（）A由于地球比木星离太阳近，所以太阳对地球的引力一定比对木星的引力大B行星绕太阳沿椭圆轨道运动时，在从近日点向远日点运动时所受引力变小C由F= 可知G= ，由此可见G与F和r2的乘积成正比，与M太和m的乘积成反比D行星绕太阳运动的椭圆轨道可近似看成圆轨道，行星做圆周运动的向心力来源于太阳对行星的引力BD三、万有引力常量1.测量：英国卡文迪许用扭秤在实验中用放大法和等效法测量出数据。2、竖直：标准值： 通常取G6.671011Nm2/kg23、备注：该常量是通过实验测得的，不是人为定义的。两次放大法及等效法四、四、“ “月地月地” ”检验检验目的：目的： 验证地球对地面上苹果的引力 地球对月球的引力遵循思思 路：路： 1.假定猜想成立，理论推导 2. 实际测量、计算。 理论分析与测算结果一致则假设成立；不一致则假设就不成立地球对苹果的引力: 1. 1. 先假定先假定猜想成立猜想成立 理论推导理论推导月月 地检验地检验F Fr rOF Fr rO地球对月球的引力: 月球绕地球公转的加速度：苹果下落的加速度: （r地=6.4106m）在牛顿的时代，已能比较精确测定：月球与地球的距离 3.8108 m月球公转周期 T = 27.3天地球的自由落体加速度 g = 9.8 m/s2求月球公转的向心加速度即月球公转轨道半径 r = 3.8108 m2. 2. 实际测量实际测量F Fr rO即结果一致！结果一致！解解：是同种性质【典例3】（考察月地检验）“月地检验”是牛顿为了证明以下猜想：“使月球绕地球运动的力”与“使苹果落地的力”遵循同样的规律。牛顿当年知道月地之间距离3.84108米，地球半径6.4106米，那么他需要验证（） A地球吸引苹果的力约为地球吸引月球的力的B自由落体在月球表面的加速度约为地球表面的C苹果在月球表面受到的引力约为在地球表面的D月球公转的加速度约为苹果落向地面加速度的【正确答案】DO1OF引GF向FN【典例4】（2021山西吕梁市高三一模）2020年12月1日嫦娥五号探测器实施月面“挖土”成功，“挖土”采用了钻取和表取两种模式。假设月球可看作质量分布均匀的球体，其质量为M，半径为R。已知质量分布均匀的球壳对壳内物体的万有引力为零，万有引力常量为G。某次钻取中质量为m的钻尖进入月球表面以下h深处，则此时月球对钻尖的万有引力为（）A0 B C D【正确答案】D八、割补法求解引力问题【例 5】质量为 M 的均匀实心球体半径为 R，球心为 O 点，在球的右侧挖去一个半径为的小球，将该小球置于OO连线上距 O 为 L 的 P 点，O为挖去小球后空腔部分的中心，如图所示，则大球剩余部分对 P 点小球的引力为多大？九、万有引力与抛体运动的结合【例 6】火星一号移民计划即将启动，预期在2025年将4名送上火星进行移民居住。假如某志愿者登上火星后，在水平面上将一个小球从高度为H的地方，以速度v。水平抛出，测得抛出点和落点相距为2L，不计空气阻力。则（1）火星表面的重力加速度为多少？(2)若已知火星半径为R，求卫星在距离火星表面高度h处做匀速圆周运动的线速度为多大？拓展：某星球质量是地球的16倍，半径地球的2倍，在该星球表面高度h=30m处，以速度v=10m/s水平抛出，则（1）经多长时间落回到星球？（2）平抛的水平距离为多少？十、万有引力与变速运动的结合【例 7】航天员驾驶宇宙飞船成功登陆月球后，在其表面做了一个实验：在停在月球表面的登陆舱内固定一个倾角为300的斜面，让一个物体一速度v。沿着斜面上冲，利用速度传感器测得往返运动的v-t图像如图所示，图中t。已知，月球的半径为R，引力常量为G，不考虑月球自传影响。（1）月球的密度是多少？（2）宇宙飞船在近月轨道绕月球做匀速圆周运动的速度v1为多少？【例 8】 、火星的半径是地球半径的一半，其质量是地球质量的，一宇航员的质量是m，他在地球上能举起物体的最大质量是 m0。求这名宇航员：