万有引力定律课件.pptx

1、7.2 万有引力定律(1)理解太阳与行星间引力的存在;(2)能根据开普勒行星运动定律和牛顿第三定律推导出太阳 与行星间的引力表达式;(3)了解万有引力定律得出的思路和过程，理解万有引力定律的含义，掌握万有引力 定 律的公式;(4)知道任何物体间都存在着万有引力，且遵循相同的规律。学习目标知识回顾：开普勒三定律开普勒第一定律轨道定律所有行星都分别在大小不同的椭圆轨道上所有行星都分别在大小不同的椭圆轨道上围绕太阳运动，围绕太阳运动，太阳是在这些椭圆的一个焦点上太阳是在这些椭圆的一个焦点上;开普勒第二定律开普勒第二定律面积定律面积定律对每个行星来说，太阳和行星的连线对每个行星来说，太阳和行星的连线在

2、相等的时间扫过相等的面积在相等的时间扫过相等的面积;开普勒第三定律开普勒第三定律周期定律周期定律所有行星的轨道的半长轴的三次方跟公所有行星的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转周期的二次方的比值都相等.太太阳阳行行星星ba32RkT问题探究:行星为什么绕太阳如此和谐而又有规行星为什么绕太阳如此和谐而又有规律地做椭圆运动？律地做椭圆运动？科学足迹伽利伽利略略一切物体都有合并的趋势。一切物体都有合并的趋势。行星的运动是受到了来自行星的运动是受到了来自太阳的太阳的类似于类似于磁力的作用磁力的作用 ，与距离成反比。与距离成反比。开普勒开普勒在行星的周围有旋转的物质在行星的周围有旋转的物

3、质(以太以太)作用在行星上，使得作用在行星上，使得行星绕太阳运动行星绕太阳运动笛卡笛卡尔尔胡克胡克行星的运动是太阳吸引的缘行星的运动是太阳吸引的缘故，并且力的大小与到太阳故，并且力的大小与到太阳距离的平方成反比。距离的平方成反比。牛顿：牛顿(16431727)英国著名的物理学家当年牛顿在前人研究的当年牛顿在前人研究的基础上，并凭借其超凡基础上，并凭借其超凡的数学能力和坚定的信的数学能力和坚定的信念，深入研究，最终发念，深入研究，最终发现了现了万有引力定律万有引力定律。牛顿在牛顿在16761676年给友人的信中写道：年给友人的信中写道：如果说我看的比别人更远，那是如果说我看的比别人更远，那是因为

4、我站在巨人的肩膀上。因为我站在巨人的肩膀上。建立模型：太阳太阳行星行星a诱思：诱思：行星的实际运动是椭行星的实际运动是椭圆运动，但我们还不了解椭圆运动，但我们还不了解椭圆运动规律，那应该怎么办？圆运动规律，那应该怎么办？能把它简化成什么运动呢？能把它简化成什么运动呢？太阳太阳行星行星a简简化化太太阳阳行星行星r诱思：诱思：既然把行星绕太阳的既然把行星绕太阳的运动简化为圆周运动。那么运动简化为圆周运动。那么行星绕太阳运动可看成匀速行星绕太阳运动可看成匀速圆周运动还是变速圆周运动？圆周运动还是变速圆周运动？行星绕太阳做匀速圆周运动行星绕太阳做匀速圆周运动需要向心力，那什么力来提需要向心力，那什么力

5、来提供做向心力？供做向心力？这个力的方向这个力的方向怎么样？怎么样？F太阳太阳行行星星诱思诱思：太太阳对行星阳对行星的引力提供向心力，的引力提供向心力，那这个力大小有什那这个力大小有什么样的定量关系呢？么样的定量关系呢？消去消去v2mvFr2rvT行星运行速度行星运行速度v不容易观测？怎么办？不容易观测？怎么办？32rkT224mrFT消去消去T2mFr224kmFr讨论讨论科学探究科学探究太阳对行星的引力:2mFr关系式中关系式中m m是受力是受力天体还是施力天天体还是施力天体的质量？体的质量？结论：结论：太阳太阳对对行星行星的引力跟受力的引力跟受力星体的质量成正比，星体的质量成正比，与行星

6、、太与行星、太阳距离的二次方成反比阳距离的二次方成反比.2mFr太阳太阳对对行星行星的引力跟受的引力跟受力星体的质量成正比，力星体的质量成正比，与行星、太阳距离的二与行星、太阳距离的二次方成反比次方成反比.类比法类比法牛牛 三三2MFr行星对太阳的引行星对太阳的引力力F跟太阳的质跟太阳的质量成正比，量成正比，与行与行星、太阳距离的星、太阳距离的二次方成反比二次方成反比.F行星行星太阳太阳F1 1、内容：、内容：自然界中自然界中任何两个物体任何两个物体都相互吸引，都相互吸引，引力的方向在它们的连线上，引力的大小跟这引力的方向在它们的连线上，引力的大小跟这两个物体的质量两个物体的质量mm1 1和和

7、mm2 2的乘积成正比，跟它们的乘积成正比，跟它们的距离的距离r r的二次方成反比。的二次方成反比。2 2、公式、公式221rmmGF其中其中G G=6.67=6.671010-11-11NmNm2 2/kg/kg2 2引力常量引力常量引力恒量的测定引力恒量的测定:装置介绍:T形架、石英丝、镜尺、M球和m球测量原理介绍:扭秤达到平衡时,引力矩等于石英丝的阻力矩.石英丝转角可由镜尺测出,由石英丝转角可知扭力矩等于引力矩,从而可测得万有引力,进而可测引力恒量G.1.1.万有引力存在于一切物体之间，但万有引力公式适用万有引力存在于一切物体之间，但万有引力公式适用于于质点间质点间的引力大小的计算的引力

8、大小的计算.r r为质点间的距离，两物体为质点间的距离，两物体的形状和大小对其间距的影响可忽略不计，的形状和大小对其间距的影响可忽略不计，r rR;R;2.2.两质量分布均匀的球体之间的引力，也可用上述公两质量分布均匀的球体之间的引力，也可用上述公式计算，且式计算，且r r为两球心间距离为两球心间距离；3.3.一个质量分布均匀的球体与球外一个质点间的万有一个质量分布均匀的球体与球外一个质点间的万有引力，引力，r r为球心到质点间的距离。为球心到质点间的距离。m1m2r1.普遍性万有引力存在于任何两个有质量的物体之间,它是自然界中物质间基本的相互作用之一2.宏观性一般物体之间虽然存在万有引力，但

9、是很小，只有天体与物体之间或天体之间万有引力才比较显著，因此，涉及天体运动时。才考虑万有引力3.相互性万有引力的作用是相互的，符合牛顿第三定律4.独立性两物体间的万有引力只与它们本身的质量和它们间的距离有关，与周围有无其他物质无关题12019广东仲元中学高一检测为了将天上的力和地上的力统一起来，牛顿进行了著名的“月地检验”。“月地检验”比较的是（）A.月球表面上物体的重力加速度和地球公转的向心加速度B.月球表面上物体的重力加速度和地球表面上物体的重力加速度C.月球公转的向心加速度和地球公转的向心加速度D.月球公转的向心加速度和地球表面上物体的重力加速度【解析】“月地检验”比较的是月球绕地球公转

10、的向心加速度和地球表面上物体的重力加速度，得出天上的力和地上的力是统一的。【答案】D【点评点评】知知道物理学史，知道物理学家在对应科学研究中的主要步骤和采用的物理道物理学史，知道物理学家在对应科学研究中的主要步骤和采用的物理方法方法。常考题型题组一月-地检验题22018北京卷若想检验“使月球绕地球运动的力”与“使苹果落地的力”是否遵循同样的规律，在已知月地距离约为地球半径60倍的情况下，需要验证（）A.地球吸引月球的力约为地球吸引苹果的力的 B.月球公转的加速度约为苹果落向地面加速度的 C.自由落体在月球表面的加速度约为地球表面的 D.苹果在月球表面受到的引力约为在地球表面的 16021601

11、6160B题32019广东潮阳实验学校高一检测对于万有引力定律的表达式F=，下面说法中正确的是（）A.公式中G为引力常量，它不是由实验测得的，而是人为规定的B.当两物体表面距离r趋于零时，万有引力趋于无穷大C.m1、m2受到彼此的引力总是大小相等的，而与m1、m2是否相等无关D.m1、m2受到彼此的引力总是大小相等、方向相反的，是一对平衡力【解析】A错：公式中G为引力常量，它不是人为规定的，而是由实验测得的。B错：万有引力定律只适用于质点间的作用，当两物体表面距离r趋于零时，万有引力定律不再成立。C对，D错：m1、m2受到彼此的引力是作用力与反作用力，不是平衡力，总是大小相等、方向相反，与m1

12、、m2是否相等无关。【答案】C题组二对万有引力定律的理解1 22mmGr题42019全国卷2019年1月，我国嫦娥四号探测器成功在月球背面软着陆。在探测器“奔向”月球的过程中，用h表示探测器与地球表面的距离，F表示它所受的地球引力，能够描述F随h变化关系的图象是（）A B CDD题52019河北波峰中学高一检测如图所示，两球间距离为r，两球质量分布均匀，大小分别为m1、m2，半径分别为r1、r2，则两球间的万有引力的大小为（）A.B.C.D.D1 22mmGr1 222()mmGr r1 2212()mmGr r1 2212()mmGr r r 题组三万有引力定律的简单应用题62019河南周口

13、中英文学校高一检测一名航天员来到一个星球上，如果星球的质量是地球质量的一半，它的直径是地球直径的一半，那么这名航天员在该星球上所受到的万有引力的大小是他在地球上所受万有引力大小的（）A.B.C.2.0倍D.4.0倍【解析】设地球质量为M，半径为R，航天员的质量为m，可知地球对航天员的万有引力 ，该星球对航天员的万有引力 =2G =2F。【答案】C 1412221rmmGF21212M mFGR2MmR题7.如图所示，一个质量分布均匀的半径为R的球体对球外质点P的万有引力为F。如果在球体中央挖去半径为r的一部分球体，且r=，则球体剩余部分对质点P的万有引力变为（）A.B.C.D.【解析】利用填补

14、法来分析此题。原来物体间的万有引力为F，挖去的半径为 的球体的质量为原来球体的质量的 ，其他条件不变，所以挖去的球体对质点P的万有引力为，故剩余部分对质点P的万有引力为F-=。【答案】C2R2F8F78F4F2R188F8F78F题82019广东仲元中学高一检测地球的半径为R，某卫星在地球表面附近所受万有引力为F，则该卫星在离地面高度约6R的轨道上受到的万有引力约为（）A.6FB.7F C.D.D136F149F题9 两个质量分布均匀、密度相同且大小相同的实心小球紧靠在一起，它们之间的万有引力为F，如图所示。现将其中一个小球挖去半径为原球半径 的球，并按如图所示的方式紧靠在一起（三个球心在一条

15、直线上），试计算它们之间的万有引力大小。题组四万有引力和重力的关系2M mGR2(3)M mGR0gg0gg【特别提醒】地面上的物体所受的重力近似等于万有引力；离地面有一定高度的物体所受重力等于万有引力。利用 =mg分析计算，其中r是物体到地心的距离，而不是到地面的距离。2M mGr题112019北京西城区高一检测航天员在地球表面以一定初速度竖直上抛一小球，经过时间t，小球落回原处；若他在某星球表面以相同的初速度竖直上抛同一小球，需经过时间5t落回原处。（地球表面重力加速度g取10 m/s2，空气阻力不计）（1）求该星球表面附近的重力加速度g；（2）已知该星球的半径与地球半径之比为R星R地=1

16、4，求该星球的质量与地球质量之比M星M地。（1）2m/s2;（2）1/80求重力加速度的三种情形求重力加速度的三种情形（1）绕地球做匀速圆周运动的物体，其圆周运动的向心加速度等于重力加速度，即 =ma=mg。（2）忽略自转影响时，在天体表面处，万有引力等于或近似等于重力，则 =mg，所以g=（R为星球半径，M为星球质量）。两个不同天体表面重力加速度的关系为 =。（3）离天体表面高h处的重力加速度为gh=。天体表面和某高度处的重力加速度的关系为 =。（4）设离天体表面深d处的重力加速度为gd，则gd=2M mGr2MmGR2GMR12gg2221RR12MM2()GMR hhgg22()RR h

17、33()R dR2()GMR d3()GM R dR1dgR题122019湖南期中联考已知在太阳系外某“宜居”行星的质量约为地球质量的6.4倍，一个在地球表面重力为600 N的人在这个行星表面的重力将变为960 N。由此可推知，该行星的半径与地球半径之比约为（）A.12 B.21 C.32 D.41B题132019山东泰安高三模拟某一行星表面附近有颗卫星做匀速圆周运动，其运行周期为T。假设航天员在该行星表面上用弹簧测力计测量一质量为m的物体重力。物体静止时，弹簧测力计的示数为N，则这颗行星的半径为（）A.B.C.D.224 NTm424 NTm224 mNT244 mNTA题142019河南洛阳高一检测载人火箭竖直升空的加速度为a=50 m/s2，某时刻运载舱中质量m=60 kg的航天员对座椅的压力测量值为3 060 N，已知地球表面的重力加速度为10 m/s2，设地球半径为R，以下判断正确的有（）A.此时火箭距地面的高度约为3RB.此时火箭内的航天员处于完全失重状态C.此时航天员所处位置的重力加速度为1 m/s2D.此时航天员受到地球的引力为3 060 N C10 3.16