教科版高中物理必修二第3章第2节万有引力定律课件.ppt

1、 教学目标：教学目标：一、知识与技能1了解万有引力定律得出的思路和过程，会推导万有引力定律2知道任何物体间都存在着万有引力，且遵守相同的规律3知道万有引力常量的大小和意义二、过程与方法1使学生能够应用万有引力定律解决实际问题，建立理想模型处理问题2引导学生科学地、系统地思考万有引力的作用和决定引力大小的因素三、情感态度与价值观1由人类对天体运动的探索过程，培养学生尊重客观事实、实事求是的科学态度2通过牛顿在前人基础上发现万有引力定律的过程，说明科学研究的长期性、连续性及艰巨性，渗透科学发现的方法论教育 教学重点难点：重点：万有引力定律的内容及数学表达式 难点：万有引力定律发现的思路 教学方法：

2、讲授法、讨论法历史背景统治千年的“地心说”冲破枷锁的“日心说”开普勒行星运动三定律万有引力定律的发现苹果落地的思考重力与地球引力是同一种力万有引力定律一一.天体是怎样运动的天体是怎样运动的思考下列问题思考下列问题.1.对天体的认识对天体的认识,“地心说地心说”的观点是什么的观点是什么?“地地心说心说”的代表人是谁的代表人是谁?2.“日心说日心说”的观点是什么的观点是什么?它的代表人是谁它的代表人是谁?3.你自己的观点是什么呢你自己的观点是什么呢?4.火星等天体的运动是匀速圆周运动吗火星等天体的运动是匀速圆周运动吗?5.开普勒三定律的内容是什么开普勒三定律的内容是什么?开普勒第一定律开普勒第一定

3、律(轨道定律轨道定律):开普勒第二定律开普勒第二定律(面积定律面积定律):开普勒第三定律开普勒第三定律(周期定律周期定律):开普勒第一定律开普勒第一定律 （轨道定律）（轨道定律）所有的行星所有的行星围绕太阳运动的围绕太阳运动的轨道都是椭圆，轨道都是椭圆，太阳在椭圆的一太阳在椭圆的一个焦点上。个焦点上。开普勒第二定律开普勒第二定律 （面积定律）（面积定律）对于每一个行星而言，太阳和行星的连线在对于每一个行星而言，太阳和行星的连线在相等的时间内扫过相等的面积。相等的时间内扫过相等的面积。V V近近？V V远远 开普勒第三定律开普勒第三定律 （周期定律）（周期定律）行星轨道半长轴的三行星轨道半长轴的

4、三次方与次方与公转周期的二公转周期的二次方的比值是一个常次方的比值是一个常量。量。kT23rrMaked by LYN 苹果成熟苹果成熟会落地，会落地，但是，月但是，月球为什么球为什么不落到地不落到地球上呢？球上呢？1、如果月球不受力，它将做什么运动？匀速直线运动2、如果月球受重力，但没有切向速度，它将 怎样运动？落向地球表面3、事实上，月球绕地球做圆周运动，并没有 掉下来，为什么？圆周运动需要向心力，地球对月球的引力就提供了向心力。月球绕地球运动，苹果在一定条件下也可绕地球运动；苹果落地，月球在一定条件下也可落地。重力、行星对它的卫星的引力、太阳对行星的引力是同一种性质的力万有引力定律：万有

5、引力定律：任何两个物体之间都存在相互作用的引力，任何两个物体之间都存在相互作用的引力，引力的大小与这两个物体的质量的乘积成正比引力的大小与这两个物体的质量的乘积成正比 ，与这两个物体之间的距离的平方成反比与这两个物体之间的距离的平方成反比 （引力常量（引力常量G=6.6710-11 Nm2/kg2）221rmmG=F 牛顿将天体间的引力和地面上的重力同一起来，使之成为宇宙万物之间的普适物理定律，人们高度评价牛顿和他卓越的科学才能。在他的墓碑上这样写着“这里安歇着伊萨克牛顿爵士，他以天才的智慧首次运用严密的数学证实了行星的运动、彗星的轨道和海洋潮汐”。而牛顿生前却谦虚地说：“如果我所见的比笛卡尔

6、要远一点，因为我是站在巨人们的肩膀上的缘故”。从这里我们能深深的感受到这位巨人的博大胸怀。万有引力定律对天体运动和地面物体运动的同一解释，沟通了“天上”“人间”，这是一个良好的开端，其影响是深远的，继牛顿之后，人们寻找不同事物之间的联系，建立统一的理论解释，成为物理学家坚持不懈的持久追求！资料活页 若没有万有引力的作用，地球表面的大气和水将会脱离地球表面，飞散到茫茫宇宙之中；地球表面的土、石以及人类也将在地球自转的影响下沿着地球表面的切线飞向宇宙之中，像流星一样在太空中遨游 总之，没有万有引力的作用地球上的一切物质都将飞散到整个宇宙之中，地球也终将会解体。60kg60kg0.5m1.49101

7、1m1.971030kg5.981024kg万有引力是3.541022N万有引力是9.610-7N(1)普遍性普遍性:万有引力是普遍存在于宇宙中任何有质量物万有引力是普遍存在于宇宙中任何有质量物体之间的吸引力，是自然界物质之间的基本体之间的吸引力，是自然界物质之间的基本相互作用之一相互作用之一.(2)相互性相互性:两个物体相互作用的引力是一对作用力与反两个物体相互作用的引力是一对作用力与反作用力作用力.(3)宏观性宏观性:通常情况下，万有引力非常小，只有在巨大通常情况下，万有引力非常小，只有在巨大的天体间，或天体与物体间，它的存在才有的天体间，或天体与物体间，它的存在才有实际上的意义。实际上的

8、意义。在地球表面，重力加速度为在地球表面，重力加速度为g，离地面越高，重力加速度离地面越高，重力加速度g_越越小小越越大大，离离地地面面越越高高，gh越小越小m m受到的万有引力等于重力（不考虑自转）受到的万有引力等于重力（不考虑自转）gmMmG2r2rGM=g即即m高出高出M表面表面h：r=R+hR,2)h+R(GM=gm在在M表面：表面：r=R2RGM=g1、开普勒定律、开普勒定律)k(k=rT32由由中中心心天天体体决决定定221rmmG=F2、万有引力定律、万有引力定律3、天体附近的重力加速度、天体附近的重力加速度2rGM=gMaked by LYN Maked by LYN 究竟要多

9、大的究竟要多大的速度呢？速度呢？演示演示卫星绕地球做匀速圆周运动，需要的卫星绕地球做匀速圆周运动，需要的向心力向心力由由_提供。提供。万有引力万有引力向向万万F=F2222)T2(mr=mr=rVm=rMmG即即：1.1.速度速度 2.2.角速度角速度3.3.周期周期 4.4.加速度加速度rGM=V3rGM=GMr2=T32rGM=a轨道半径轨道半径rT rT ，V V ，a a RGM=VR R对于在地面附近绕地球运行的人造地球卫星：对于在地面附近绕地球运行的人造地球卫星：gR=s/km9.7=第一宇宙速度（环绕速度）第一宇宙速度（环绕速度）人造地球卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动所必须具

10、人造地球卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动所必须具有的速度有的速度三个宇宙三个宇宙速度速度km/s9.7km/s2.11km/s7.16近地圆轨道近地圆轨道绕地椭圆轨道绕地椭圆轨道第一宇宙速度第一宇宙速度第二宇宙速度第二宇宙速度第三宇宙速度第三宇宙速度摆脱地球引力摆脱地球引力摆脱太阳引力摆脱太阳引力1.运行运行轨道越高轨道越高，所需，所需发射速度越大发射速度越大 卫星的发射速度卫星的发射速度至少为至少为7.9km/s.2.轨道越高，卫星运行越慢轨道越高，卫星运行越慢T,vr运行运行轨道半径轨道半径 贴近地面贴近地面的卫星的卫星运行最快运行最快4.卫星绕地球一周卫星绕地球一周最快最快要约要约84

11、min3.最大环绕速度最大环绕速度等于等于最小发射速度最小发射速度 即即第一宇宙速度第一宇宙速度 7.9km/s卫星绕地球做匀速圆周运动的规律（1 1）所有卫星环绕中心天体旋转时，做圆周运动所需要的）所有卫星环绕中心天体旋转时，做圆周运动所需要的向心向心力力都是由都是由 _ _ 来提供的。来提供的。用公式可以表示为：用公式可以表示为：3R34=V（2 2）物质的密度计算式：）物质的密度计算式：（3 3）球体的体积公式：）球体的体积公式：万有引力万有引力向向万万F=F2222)T2(mr=mr=rVm=rMmG即：即：VM=分析分析：卫星卫星在在运行运行时，时，所需所需向心力由向心力由地球对它地

12、球对它的的万有引力提供万有引力提供，所以，所以轨道中心为地球球心。轨道中心为地球球心。可能可能可能可能不可能不可能可能可能规律规律6.6.赤道面赤道面经线面经线面纬线面纬线面总总结结（1）卫星的发射速度至少为卫星的发射速度至少为7.9km/s,Tvr运行轨道半径（9）地球同步卫星）地球同步卫星三固定（位置、速度、周期）三固定（位置、速度、周期）（8）卫星）卫星轨道的圆心轨道的圆心一定与一定与地球球心地球球心重合重合（7）卫星绕地球一周）卫星绕地球一周最快最快要约要约84min（6）卫星的最大环绕速度最小发射速度）卫星的最大环绕速度最小发射速度7.9km/s（5）贴近地面的卫星环绕最快）贴近地面的卫星环绕最快（4）（3）轨道越高轨道越高，卫星，卫星环绕越慢；环绕越慢；（2）运行运行轨道越高轨道越高，所需，所需发射速度越大发射速度越大教学反思 本节课在引入部分，播放视频“太阳系的行星运动”，激发了学生的学习兴趣，在此基础上介绍了几位科学家对相关问题的思考，引导学生利用科学的思维方式研究问题然后在学生充分讨论交流的基础上，由教师引导学生利用已有的知识推导出万有引力定律，并介绍了此定律的适用范围 在万有引力定律的推导和对例题的解决过程中，教师还应加强引导学生重视模型的构建，从基本概念、基本规律出发应用所学知识分析、解决实际问题