人教版高中物理必修二-万有引力定律课件.pptx

1、1万有引力定律万有引力定律2核心素养目标核心素养目标物理观念物理观念理解太阳与行星间引力的存在，掌握万有引力定律的内容及其理解太阳与行星间引力的存在，掌握万有引力定律的内容及其表达式。表达式。科学思维科学思维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公式，通过月的引力公式，通过月地检验等将太阳与行星间的引力推广为地检验等将太阳与行星间的引力推广为万有引力定律，掌握万有引力表达式的适用条件及应用。万有引力定律，掌握万有引力表达式的适用条件及应用。科学态度与责任科学态度与责任严谨的科学态度，求真、求简的科学精神与方法，探求宇宙

2、真严谨的科学态度，求真、求简的科学精神与方法，探求宇宙真理的热情。理的热情。3知识点一行星与太阳间的引力知识点一行星与太阳间的引力观图助学观图助学(1)为什么苹果从树上落向地面而不飞上天空？为什么苹果从树上落向地面而不飞上天空？(2)在我们周围物体都要受到地球引力的作用，那么地球也受到太阳的引力作用在我们周围物体都要受到地球引力的作用，那么地球也受到太阳的引力作用吗？为什么地球不会落到太阳的表面，而是环绕太阳转动？吗？为什么地球不会落到太阳的表面，而是环绕太阳转动？41.推导过程推导过程如右图所示，设行星的质量为如右图所示，设行星的质量为m，速度为，速度为v，行星与太阳间的距离为，行星与太阳间

3、的距离为r，则行星绕太，则行星绕太阳做匀速圆周运动的向心力为阳做匀速圆周运动的向心力为F_天文观测可以测得行星公转的周期天文观测可以测得行星公转的周期T，并据此可求出行星的速度，并据此可求出行星的速度v_联立联立整理后得整理后得F_5上式除上式除m、r以外，其余都是常量，所以以外，其余都是常量，所以F_力的作用是力的作用是_的，行星与太阳的引力也应与太阳的质量的，行星与太阳的引力也应与太阳的质量m太太成正比，即成正比，即F_。相互相互6式中量式中量G与太阳、行星都没有关系。太阳与行星间引力的方向沿着二者的连线。与太阳、行星都没有关系。太阳与行星间引力的方向沿着二者的连线。苹果落向地面是地球对苹

4、果的引力造成的。苹果落向地面是地球对苹果的引力造成的。正是因为太阳的引力作用，行星才能环绕太阳转动。正是因为太阳的引力作用，行星才能环绕太阳转动。太阳对行星的引力太阳对行星的引力7太阳与行星间引力示意图太阳与行星间引力示意图太阳吸引行星，行星也吸引太阳太阳吸引行星，行星也吸引太阳8知识点二月知识点二月地检验地检验观图助学观图助学地球对卫星的引力与月球对地球对卫星的引力与月球对“嫦娥二号嫦娥二号”的引力性质是否相同？遵守的规律是否相同？的引力性质是否相同？遵守的规律是否相同？9牛顿第二定律牛顿第二定律102.结论结论：月球运动的向心加速度与我们的预期符合得很好。这表明：地面物体所受地：月球运动的

5、向心加速度与我们的预期符合得很好。这表明：地面物体所受地球的引力、月球所受地球的引力，与太阳、行星间的引力遵从球的引力、月球所受地球的引力，与太阳、行星间的引力遵从_的规律。的规律。相同相同11思考判断思考判断(1)月球绕地球做匀速圆周运动是因为月球受力平衡。月球绕地球做匀速圆周运动是因为月球受力平衡。()(2)月球做圆周运动的向心力是由地球对它的引力产生的。月球做圆周运动的向心力是由地球对它的引力产生的。()(3)地球对月球的引力与地面上的物体所受的地球的引力是两种不同性质的力。地球对月球的引力与地面上的物体所受的地球的引力是两种不同性质的力。()12吸引吸引连线连线正比正比反比反比13万有

6、引力定律指出，任何物体间都存在着引力，为什么当两个同学靠近万有引力定律指出，任何物体间都存在着引力，为什么当两个同学靠近 时并时并没有吸引到一起呢？是因为两个同学间的引力太小了，可以忽略不计。没有吸引到一起呢？是因为两个同学间的引力太小了，可以忽略不计。14知识点四引力常量知识点四引力常量1.引力常量的测定引力常量的测定英国物理学家卡文迪什在实验室里通过扭秤装置，比较准确地得出了英国物理学家卡文迪什在实验室里通过扭秤装置，比较准确地得出了G值，当时测值，当时测得得G6.7451011 Nm2/kg2。国际科技数据委员会。国际科技数据委员会2014年的推荐值年的推荐值G6.674 08(31)1

7、011 Nm2/kg2，通常取，通常取G6.671011 Nm2/kg2。2.引力常量测定的意义引力常量测定的意义(1)卡文迪什利用扭秤装置通过改变小球的质量和距离，证实了万有引力的存在及万卡文迪什利用扭秤装置通过改变小球的质量和距离，证实了万有引力的存在及万有引力定律的正确性。有引力定律的正确性。(2)引力常量的普适性成了万有引力定律正确性的有力证据。引力常量的普适性成了万有引力定律正确性的有力证据。15卡文迪什的扭秤实验卡文迪什的扭秤实验扭秤的关键是在石英丝上装一个平面镜，显示石英丝极微小的扭转角，从而测出极扭秤的关键是在石英丝上装一个平面镜，显示石英丝极微小的扭转角，从而测出极微小的扭转

8、力。微小的扭转力。16核心要点一万有引力定律的理解核心要点一万有引力定律的理解问题探究问题探究17答案答案(1)r指的是两个质点间的距离。指的是两个质点间的距离。18探究归纳探究归纳(1)引力常量引力常量G：G6.671011 Nm2/kg2；其物理意义为：引力常量在数值上等于；其物理意义为：引力常量在数值上等于两个质量都是两个质量都是1 kg的质点相距的质点相距1 m时的相互吸引力。时的相互吸引力。(2)距离距离r：公式中的：公式中的r是两个质点间的距离，对于质量均匀分布的球体，就是两球是两个质点间的距离，对于质量均匀分布的球体，就是两球心间的距离。心间的距离。(1)万有引力定律公式适用于计

9、算质点间的相互作用，当两个物体间的距离比物体万有引力定律公式适用于计算质点间的相互作用，当两个物体间的距离比物体本身的尺度大得多时，可用此公式近似计算两物体间的万有引力。本身的尺度大得多时，可用此公式近似计算两物体间的万有引力。19(2)质量分布均匀的球体间的相互作用，可用此公式计算，式中质量分布均匀的球体间的相互作用，可用此公式计算，式中r是两个球体球心间是两个球体球心间的距离。的距离。(3)一个均匀球体与球外一个质点的万有引力也可用此公式计算，式中的一个均匀球体与球外一个质点的万有引力也可用此公式计算，式中的r是球体球是球体球心到质点的距离。心到质点的距离。203.万有引力的四个特性万有引

10、力的四个特性普遍性普遍性万有引力不仅存在于太阳与行星、地球与月球之间，宇宙间任何两个万有引力不仅存在于太阳与行星、地球与月球之间，宇宙间任何两个有质量的物体之间都存在着这种相互吸引的力有质量的物体之间都存在着这种相互吸引的力相互性相互性两个有质量的物体之间的万有引力是一对作用力和反作用力，总是满两个有质量的物体之间的万有引力是一对作用力和反作用力，总是满足大小相等，方向相反，作用在两个物体上足大小相等，方向相反，作用在两个物体上宏观性宏观性地面上的一般物体之间的万有引力比较小，与其他力比较可忽略不计，地面上的一般物体之间的万有引力比较小，与其他力比较可忽略不计，但在质量巨大的天体之间或天体与其

11、附近的物体之间，万有引力起着但在质量巨大的天体之间或天体与其附近的物体之间，万有引力起着决定性作用决定性作用特殊性特殊性两个物体之间的万有引力只与它们本身的质量和它们间的距离有关，两个物体之间的万有引力只与它们本身的质量和它们间的距离有关，而与它们所在空间的性质无关，也与周围是否存在其他物体无关而与它们所在空间的性质无关，也与周围是否存在其他物体无关21A.只要是两个球体，就可用上式计算万有引力只要是两个球体，就可用上式计算万有引力B.r趋近趋近0时，万有引力趋于无穷大时，万有引力趋于无穷大C.m1、m2受到的万有引力总是大小相等受到的万有引力总是大小相等D.m1、m2受到的万有引力总是大小相

12、等、方向相反，是一对平衡力受到的万有引力总是大小相等、方向相反，是一对平衡力22答案答案C23针对训练针对训练1(多选多选)关于万有引力和万有引力定律的理解正确的是关于万有引力和万有引力定律的理解正确的是()A.不能看作质点的两物体间不存在相互作用的引力不能看作质点的两物体间不存在相互作用的引力B.只有能看作质点的两物体间的引力才能用只有能看作质点的两物体间的引力才能用F计算计算C.由由F知，两物体间距离知，两物体间距离r减小时，它们之间的引力增大减小时，它们之间的引力增大D.引力常量引力常量G的测出，证明了万有引力定律的正确性的测出，证明了万有引力定律的正确性答案答案CD24核心要点二万有引

13、力定律的简单应用核心要点二万有引力定律的简单应用25试题案例试题案例例例2(多选多选)(2019河北武邑中学期中考试河北武邑中学期中考试)在讨论地球潮汐成因时，地球绕太阳运在讨论地球潮汐成因时，地球绕太阳运行的轨道与月球绕地球运行的轨道均可视为圆轨道。已知太阳质量约为月球质量行的轨道与月球绕地球运行的轨道均可视为圆轨道。已知太阳质量约为月球质量的的2.7107倍，地球绕太阳运行的轨道半径约为月球绕地球运行的轨道半径的倍，地球绕太阳运行的轨道半径约为月球绕地球运行的轨道半径的400倍。关于太阳和月球对地球上相同质量海水的引力，下列说法正确的是倍。关于太阳和月球对地球上相同质量海水的引力，下列说法

14、正确的是()A.太阳引力远大于月球引力太阳引力远大于月球引力B.太阳引力与月球引力相差不大太阳引力与月球引力相差不大C.月球对不同区域海水的引力大小相等月球对不同区域海水的引力大小相等D.月球对不同区域海水的引力大小有差异月球对不同区域海水的引力大小有差异26答案答案AD27针对训练针对训练2 如图所示，两球间的距离为如图所示，两球间的距离为r，两球的质量分布均，两球的质量分布均匀，质量大小分别为匀，质量大小分别为m1、m2，半径大小分别为，半径大小分别为r1、r2，则两球，则两球间的万有引力大小为间的万有引力大小为()答案答案D28针对训练针对训练3 同步卫星距离地面的高度约为地球半径的同步

15、卫星距离地面的高度约为地球半径的6倍，那么，某卫星在同步轨道倍，那么，某卫星在同步轨道上运行时受到的引力是它在地面上受到的引力的上运行时受到的引力是它在地面上受到的引力的n倍，则倍，则n等于等于()答案答案B29(1)该人在各地点所受的万有引力有什么关系？该人在各地点所受的万有引力有什么关系？(2)该人在各地点所受的重力有什么关系？该人在各地点所受的重力有什么关系？核心要点三万有引力与重力的关系核心要点三万有引力与重力的关系问题探究问题探究 假如某个人做环球旅行，可能到达地球的任何地点，如果将地球看成标准的球假如某个人做环球旅行，可能到达地球的任何地点，如果将地球看成标准的球体，那么该人分别位

16、于赤道上某点、北半球的某点、南半球的某点、北极点、南体，那么该人分别位于赤道上某点、北半球的某点、南半球的某点、北极点、南极点等不同地点。极点等不同地点。30答案答案(1)在各地点所受的万有引力大小相等，方向沿对应的地球半径指向地心。在各地点所受的万有引力大小相等，方向沿对应的地球半径指向地心。(2)由于地球自转的影响，该人在各地点所受的重力大小不一定相等，方向也不一由于地球自转的影响，该人在各地点所受的重力大小不一定相等，方向也不一定指向地心。定指向地心。31探究归纳探究归纳1.重力为万有引力的分力重力为万有引力的分力322.影响影响 (重力加速度重力加速度)大小的因素大小的因素(1)纬度对

17、重力的影响纬度对重力的影响重力与万有引力是同一性质的力重力与万有引力是同一性质的力重力重力33黄金代换黄金代换GMgR234试题案例试题案例 例例3 一物体在地球表面重一物体在地球表面重16 N，它在以，它在以的火箭中的视重的火箭中的视重(即物体对火箭竖直向下的压力即物体对火箭竖直向下的压力)为为9 N，则此火箭离地球表面的距离，则此火箭离地球表面的距离为地球半径的为地球半径的(地球表面重力加速度取地球表面重力加速度取10 m/s2)()A.2倍倍 B.3倍倍 C.4倍倍 D.0.5倍倍解析解析设此时火箭离地球表面高度为设此时火箭离地球表面高度为h。满足牛顿第二定律5 m/s2的加速度加速上升

18、的加速度加速上升由牛顿第二定律得由牛顿第二定律得FNmgma，35由由可得可得g0.625 m/s2。代入数据，得代入数据，得h3R，故选项，故选项B正确。正确。答案答案B36针对训练针对训练4 已知某星球的自转周期为已知某星球的自转周期为T0，在该星球赤道上以初速度，在该星球赤道上以初速度v竖直上抛一物体，竖直上抛一物体，经时间经时间t物体落回星球表面。已知物体在赤道上随星球自转的向心加速度为物体落回星球表面。已知物体在赤道上随星球自转的向心加速度为a，要使，要使赤道上的物体赤道上的物体“飘飘”起来，则该星球的转动周期起来，则该星球的转动周期T要变为多大？要变为多大？解析解析物体抛出后，在星球表面上做竖直上抛运动。物体抛出后，在星球表面上做竖直上抛运动。3738本节内容结束