1、2022-11-152021秋沪科版高中物理秋沪科版高中物理必修必修2课件：万有引力定课件：万有引力定律是怎样发现的律是怎样发现的自主阅读自我检测一、发现万有引力的过程1.胡克、雷恩、哈雷等科学家提出太阳对行星的作用力大小跟行星与太阳距离的二次方成反比的猜想。2.牛顿在前人研究的基础上,经过严密的推理运算和实践检验,提出了万有引力定律。自主阅读自我检测二、万有引力定律1.内容:自然界中任何两个物体都是相互吸引的,引力的大小跟这两个物体的质量的乘积成正比,跟它们的距离的二次方成反比。式中G是一个常量,叫做引力常量。当质量的单位用kg,距离的单位用m,力的单位用N时,G=。3.苹果落向地球而不是地
2、球向上碰到苹果,是苹果对地球的引力小于地球对苹果的引力吗?提示:不是。苹果与地球间的引力是大小相等的,由于地球质量大,不可能产生明显的加速度。自主阅读自我检测1.正误辨析(1)法国数学家笛卡儿首先提出平方反比的假设。()(2)牛顿看见苹果落地,由此引发研究,创造理论工具等发现了万有引力定律。()(3)行星对太阳的引力小于太阳对行星的引力。()(4)万有引力定律只是严格适用于两个质点之间。()答案:(1)(2)(3)(4)(5)自主阅读自我检测2.下图是两球的半径分别为r1和r2,两球间的距离为r,而球的质量分布均匀,大小分别为m1、m2,则两球间的万有引力大小为()解析:均匀的球体可以视为质量
3、集中于球心的质点,质点间的距离为球心之间的距离。由万有引力公式得F=,故D项正确。答案:D自主阅读自我检测3.两艘轮船,质量都是1.0104 t,相距10 km,它们之间的引力是多大?这个力与轮船所受重力的比值是多少?(g取10 m/s2)解析:轮船之间的引力 答案:6.6710-5 N6.6710-13 问题导引知识归纳典例剖析知识点一知识点二太阳与行星间引力规律的推导与拓展太阳与行星间引力规律的推导与拓展下图是太阳系中的行星围绕太阳做匀速圆周运动。为什么行星会围绕太阳做圆周运动?要点提示:因为行星受太阳的引力。问题导引知识归纳典例剖析知识点一知识点二1.两个理想化模型(1)匀速圆周运动模型
4、:由于太阳系中行星绕太阳做椭圆运动的轨迹的两个焦点靠得很近,行星的运动轨迹非常接近圆,所以将行星的运动看成匀速圆周运动。(2)质点模型:由于天体间的距离很远,研究天体间的引力时将天体看成质点,即天体的质量集中在球心上。2.推导过程 问题导引知识归纳典例剖析知识点一知识点二3.太阳与行星间引力的规律适用于行星和卫星之间的验证假定卫星绕行星做匀速圆周运动,设轨道半径为R,运行周期为T,行星和近地卫星质量分别为M和m,卫星做圆周运动的向心力由行星的引力提供,若行星和卫星之间的引力满足太阳与行星之间引力的规律,则:通过观测卫星的运行轨道半径R和周期T,若它们的 为常量,则说明太阳与行星间引力的规律适用
5、于行星和卫星之间。问题导引知识归纳典例剖析知识点一知识点二【例1】把行星运动近似看做匀速圆周运动以后,开普勒第三定律可写为T2=,m为行星质量,则可推得()答案:C 问题导引知识归纳典例剖析知识点一知识点二规律方法把行星绕太阳的椭圆运动简化为以太阳为圆心的匀速圆周运动,运用匀速圆周运动规律、开普勒第三定律和牛顿运动定律推导行星受太阳的引力。问题导引知识归纳典例剖析知识点一知识点二变式训练变式训练1太阳对行星的引力F与行星对太阳的引力F大小相等,其依据是()A.牛顿第一定律B.牛顿第二定律C.牛顿第三定律D.开普勒第三定律解析:太阳对行星的引力F与行星对太阳的引力F为一对作用力与反作用力,据牛顿
6、第三定律知,二者等大反向,C对。答案:C知识点一知识点二问题导引知识归纳典例剖析对万有引力定律的理解对万有引力定律的理解任意两个物体之间都存在万有引力吗?“两个物体之间的距离r”指物体哪两部分间的距离?要点提示:任意两物体之间都存在万有引力,r指两物体重心之间的距离。知识点一知识点二问题导引知识归纳典例剖析(1)引力常量G:G=6.6710-11 Nm2/kg2;其物理意义为引力常量在数值上等于两个质量都是1 kg的质点相距1 m时的吸引力。(2)距离r:公式中的r是两个质点间的距离,对于均匀球体,就是两球心间的距离。2.适用条件(1)万有引力定律的公式只适用于计算质点间的相互作用,当两个物体
7、间的距离比物体本身大得多时,也可用此公式近似计算两物体间的万有引力。(2)质量分布均匀的球体间的相互作用,也可用万有引力定律公式来计算。式中r是两个球体球心间的距离。(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r是球体球心到质点的距离。知识点一知识点二问题导引知识归纳典例剖析3.特点 知识点一知识点二问题导引知识归纳典例剖析【例2】(多选)对于质量为m1和质量为m2的两个物体间的万有引力的表达式F=G ,下列说法正确的是()A.公式中的G是引力常量,它是由实验得出的,而不是人为规定的B.当两物体间的距离r趋于零时,万有引力趋于无穷大C.m1和m2所受引力大小总是相等的,而
8、与m1、m2是否相等无关D.两个物体间的引力总是大小相等、方向相反的,是一对平衡力知识点一知识点二问题导引知识归纳典例剖析解析:引力常量G值是由英国物理学家卡文迪许运用构思巧妙的扭秤实验测定出来的,而不是像牛顿第二定律表达式中的k那样是人为规定出来的,选项A正确。当两物体间的距离r趋近于零时,物体就不能再视为质点,万有引力定律就不再适用,所以不能得出此时万有引力趋于无穷大的结论,选项B错误。两个物体之间的万有引力是一对作用力与反作用力,它们总是大小相等、方向相反,分别作用在两个物体上,选项C正确,D错误。答案:AC规律方法(1)万有引力与距离的平方成反比,而引力常量又极小,故一般物体间的万有引
9、力是极小的,受力分析时可忽略。(2)任何两个物体间都存在着万有引力,但并非所有物体之间的万知识点一知识点二问题导引知识归纳典例剖析变式训练变式训练2一名宇航员来到一个星球上,如果该星球的质量是地球质量的一半,它的直径也是地球直径的一半,那么这名宇航员在该星球上所受的万有引力大小是他在地球上所受万有引力大小的()答案:C 12341.在物理学理论建立的过程中,有许多伟大的科学家做出了贡献。关于科学家和他们的贡献,下列说法正确的是()A.开普勒进行了“月地检验”,得出天上和地下的物体都遵从万有引力定律的结论B.哥白尼提出“日心说”,发现了太阳系中行星沿椭圆轨道运动的规律C.第谷通过对天体运动的长期
10、观察,发现了行星运动三定律D.牛顿发现了万有引力定律解析:牛顿得出万有引力定律,A错误,D正确;开普勒发现行星沿椭圆轨道运动的规律,B错误;开普勒发现行星运动三定律,C错误。答案:D12342.在下图中陨石落向地球是因为()A.陨石对地球的引力远小于地球对陨石的引力,所以陨石才落向地球B.陨石对地球的引力和地球对陨石的引力大小相等,但陨石的质量小,加速度大,所以陨石改变运动方向落向地球C.太阳不再吸引陨石,所以陨石落向地球D.陨石是受到其他星球斥力作用落向地球的1234解析:两个物体间的引力是一对作用力与反作用力,它们的大小相等,且在任何情况下都存在,故选项A、C、D不正确。陨石落向地球是由于陨石的质量和地球相比小得多,故运动状态容易改变且加速度大,选项B正确。答案:B1234A.牛顿是在开普勒揭示的行星运动规律的基础上,发现了万有引力定律,因此万有引力定律仅适用于天体之间B.卡文迪许首先用实验比较准确地测定了引力常量G的数值C.两物体各自受到对方的引力的大小不一定相等,质量大的物体受到的引力也大D.万有引力定律对质量大的物体适用,对质量小的物体不适用解析:万有引力定律适用于所有物体间,A、D错误;根据物理学史可知卡文迪许首先用实验比较准确地测定了引力常量G的数值,B正确;两物体各自受到对方的引力的大小遵循牛顿第三定律,C错误。答案:B
