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高中物理人教版 (新课标)必修23.万有引力定律教案配套课件ppt
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这是一份高中物理人教版 (新课标)必修23.万有引力定律教案配套课件ppt，共56页。PPT课件主要包含了答案C，答案BD等内容，欢迎下载使用。
1666年夏末一个温暖的傍晚，在英格兰林肯郡乌尔斯索普，一个腋下夹着一本书的年轻人走进他母亲家的花园里，坐在一棵树下，开始埋头读他的书．当他翻动书页时，他头顶的树枝中有样东西晃动起来，一只历史上最著名的苹果落了下来，打在23岁的伊萨克·牛顿的头上，恰巧在那天，牛顿正苦苦思索着一个问题：是什么力量使月球保持在环绕地球运行的轨道上，以及使行星保持在其环绕太阳运行的轨道上？为什么这只打中他脑袋的苹果会坠落到地上？(如下图所示)正是从思考这一问题开始，他找到了这些问题的答案——万有引力定律．
1．假定维持月球绕地球运动的力与使得苹果下落的力真的是同一种力，同样遵从__________的定律，那么，由于月球轨道半径约为地球半径的60倍，所以月球轨道上一个物体受到的引力是在地球上的__________倍．根据牛顿第二定律，物体在月球轨道上运动的加速度(月球__________加速度)是它在地面附近下落时的加速度(________加速度)的____________倍．根据牛顿时代测出的月球公转周期和轨道半径，检验的结果是______________________，与______________________，真的是同一种力．
2．自然界中任何两个物体都________，引力的大小与____________________________正比，与__________________成反比．其中G叫________，数值为______________________________，它是英国物理学家________在实验室利用扭秤实验测得的．3．万有引力定律的发现，是17世纪自然科学最伟大的成果之一．它把地面上______________规律和____________规律统一了起来，对以后物理学和天文学的发展具有深远的影响．它第一次揭示了____________________规律，在人类认识自然的历史上树立了一座里程碑．
(1)牛顿的猜想：地球与太阳之间的吸引力与地球对周围物体的引力可能是同一种力，遵循相同的规律．(2)猜想的依据：①行星与太阳之间的引力使行星不能飞离太阳，物体与地球之间的引力使物体不能离开地球；②在离地面很高的距离内，都不会发现重力有明显的减弱，那么这个力必定延伸到很远的地方．
(3)检验的思想：如果猜想正确，月球在轨道上运动的向心加速度与地面重力加速度的比值，应该等于地球半径平方与月球轨道半径平方之比，即1/3600.(4)检验的结果：地面物体所受地球的引力，与月球所受地球的引力是同一种力.
(1)定律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．
(3)万有引力定律适用的条件①严格地说，万有引力定律只适用于质点的相互作用．②两个质量分布均匀的球体或球壳间的相互作用，也可用万有引力定律计算，其中r是两个球体或球壳的球心间的距离．③如果两个物体间的距离远远大于物体本身的大小时，物体可看成质点，公式可近似适用，其中r为两物体质心间的距离．
特别提醒：(1)任何物体间的万有引力都是同种性质的力．(2)任何有质量的物体间都存在万有引力，一般情况下，质量较小的物体之间万有引力忽略不计，只考虑天体间或天体对放入其中的物体的万有引力．
设想质量为m的物体放到地球的中心，地球质量为M，半径为R，则物体与地球间的万有引力是( )答案：A
(1)万有引力的普遍性．万有引力不仅存在于星球间，任何客观存在的有质量的物体之间都存在着这种相互吸引力．(2)万有引力的相互性．两个物体相互作用的引力是一对作用力和反作用力，它们大小相等，方向相反，分别作用在两个物体上．
(3)万有引力的宏观性．在通常情况下，万有引力非常小，只有在质量巨大的星球间或天体与天体附近的物体间，它的存在才有实际的物理意义，故在分析地球表面物体受力时，不考虑其他物体对它的万有引力．(4)万有引力的特殊性．两个物体间的万有引力只与它们本身的质量有关，与它们之间的距离有关．而与所在空间的性质无关．
你能立即回答出你对地球的引力是多大吗？假设你身体的质量是60kg.答案：588N解析：我对地球的引力大小等于我的体重588N.因为体重为mg＝60×9.8N＝588N，而我的体重即我所受的重力，近似等于地球对我的引力，又根据牛顿第三定律知，地球对我的引力和我对地球的引力是一对作用力与反作用力，大小应当相等，所以，我对地球的引力等于我的体重588N.
(1)1789年，英国物理学家卡文迪许用“扭秤实验”(如图所示)比较准确地测出了G的数值．(2)标准值G＝6.67259×10－11N·m2/kg2，通常取G＝6.67×10－11N·m2/kg2.
如图所示，一位果农挑着两筐质量均为30kg的苹果．设两筐苹果质心间的距离为2m，请用万有引力定律计算它们之间的万有引力．(G取6.67×10－11N·m2/kg2)
答案：1.5×10－8N
物体的重力并不等于万有引力，但物体的重力和地球对该物体的万有引力差别很小，物体的重力是地球对物体的万有引力的一个分力，万有引力F的另一个分力F1是使物体随地球自转做匀速圆周运动所需的向心力，越靠近赤道(纬度越低)，如图所示，物体绕地轴随地球一起运动的向心力F1就越大，重力就越小；反之，越靠近地球两极(纬度越高)，物体绕地轴随地球一起运动的向心力F1就越小，重力就越大．在两极，重力等于万有引力．
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．当两个物体间的距离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
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“精密”扭秤实验测定出来的，所以选项A正确．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，所以选项C正确．答案：AC点评：如果对万有引力定律只适用于质点这一条件缺乏深刻理解(或根本不注意适用条件)，往往不能认识当两物体间的距离r趋于零时，这两个物体不能看做质点，万有引力定律不适用于此种情况，就容易盲目套用定律错选B.
(四川西充中学08～09学年高一下学期月考)设想人类开发月球，不断把月球上的矿藏搬运到地球上，假定经过长时间开采后，地球仍可看作是均匀的球体，月球仍沿开采前的圆周轨道运动，则与开采前相比( )A．地球与月球间的万有引力将变大B．地球与月球间的万有引力将变小C．月球绕地球运动的周期将变大D．月球绕地球运动的周期将变短
解析：在地面附近的物体，所受重力近似等于物体所受到的万有引力．取测试仪为研究对象，其先后受力如图(甲)(乙)所示，据物体的平衡条件有FN1＝mg1，g1＝g，
一行星探测器从所探测的行星表面垂直升空，探测器的质量是1500kg，发动机推力为恒力，升空途中发动机突然关闭．如图所示为探测器速度随时间的变化图象，其中A点对应的时刻tA＝9s，此行星半径为6×103km，引力恒量G＝6.67×10－11N·m2/kg2.求：
(1)探测器在该行星表面达到的最大高度；(2)该行星表面的重力加速度；(3)发动机的推力；(4)距此行星高h＝6×103km处的重力加速度．答案：(1)1200m (2)6.4m/s2 (3)2.6×104N (4)2.45m/s2
阅读下列材料，并提出和解决问题．据《科技日报》报道：英国伦敦大学科学家最新测算表明，被称为地核的地球最内层的温度可达5500℃，这一结果大大高出早先的一些估算．
地球内部是一种层状结构，由表及里分别划分为地壳、地幔和地核．主要由铁元素组成的地核又细分为液态外核和固态内核，其中外核距地球表面约为2900km，地核距地球表面如此之深，直接测量其温度几乎是不可能的，为此科学家们提出，如果能估算出地核主要成分铁元素的熔点，特别是固态内核和液态外核交界处的熔融温度，那么就可以间接得出地核温度的高低．
地核中的铁元素处于极高压力环境中，其熔点比其位于地表时的1800℃要高出许多，伦敦大学学院的研究人员在研究中采用了新的研究方法，来估算巨大压力下铁的熔点的变化情况，研究人员最终估算认为，地核的实际温度可能在5500℃.(1)至少提出三个与本文有关的物理知识或方法的问题(不必回答问题，提问要简单明了，每一问不超过15个字)．①__________________________________.②__________________________________.③__________________________________.④__________________________________.
(2)若地核的体积约为整个地球体积的a%，地核质量约为地球质量的b%，经估算地核的平均密度为________．(可提供的数据还有：地球自转角速度ω，地球自转周期T，地球半径R，地球表面处的重力加速度g，引力常量G)答案：(1)对于第一问可提出以下问题：①液态外核内还会有固态的内核吗？②为什么地核中压力极高？③铁的熔点是如何随压强而变化的？④液态外核会影响地球的自转运动吗？
⑤强大压力和流动液态是地震原因吗？⑥铁元素的熔点为什么与压力有关？⑦地球内部的压力是怎样产生的？⑧为何地核分液态外核和固态内核？
(广西鸿鸣中学08～09学年高一下学期月考)所以有“地球村”概念、“地球——我们共同的家园”的呼唤：都是源于人类生存环境日趋恶化！保护地球环境、开发太空城——任重而道远！假设将来的“球状太空城”的质量是目前地球质量的1/100，其直径是目前地球直径的1/10，那里的居民同样享受阳光、日出而耕日落而息……和现在没什么两样！
(1)请画出“球状太空城”与太阳、地球的位置关系并作简要说明；(2)试用有关物理知识分析那时运动员的跳高成绩、投掷成绩并不比现在更好的原因．
1666年夏末一个温暖的傍晚，在英格兰林肯郡乌尔斯索普，一个腋下夹着一本书的年轻人走进他母亲家的花园里，坐在一棵树下，开始埋头读他的书．当他翻动书页时，他头顶的树枝中有样东西晃动起来，一只历史上最著名的苹果落了下来，打在23岁的伊萨克·牛顿的头上，恰巧在那天，牛顿正苦苦思索着一个问题：是什么力量使月球保持在环绕地球运行的轨道上，以及使行星保持在其环绕太阳运行的轨道上？为什么这只打中他脑袋的苹果会坠落到地上？(如下图所示)正是从思考这一问题开始，他找到了这些问题的答案——万有引力定律．
1．假定维持月球绕地球运动的力与使得苹果下落的力真的是同一种力，同样遵从__________的定律，那么，由于月球轨道半径约为地球半径的60倍，所以月球轨道上一个物体受到的引力是在地球上的__________倍．根据牛顿第二定律，物体在月球轨道上运动的加速度(月球__________加速度)是它在地面附近下落时的加速度(________加速度)的____________倍．根据牛顿时代测出的月球公转周期和轨道半径，检验的结果是______________________，与______________________，真的是同一种力．
2．自然界中任何两个物体都________，引力的大小与____________________________正比，与__________________成反比．其中G叫________，数值为______________________________，它是英国物理学家________在实验室利用扭秤实验测得的．3．万有引力定律的发现，是17世纪自然科学最伟大的成果之一．它把地面上______________规律和____________规律统一了起来，对以后物理学和天文学的发展具有深远的影响．它第一次揭示了____________________规律，在人类认识自然的历史上树立了一座里程碑．
(1)牛顿的猜想：地球与太阳之间的吸引力与地球对周围物体的引力可能是同一种力，遵循相同的规律．(2)猜想的依据：①行星与太阳之间的引力使行星不能飞离太阳，物体与地球之间的引力使物体不能离开地球；②在离地面很高的距离内，都不会发现重力有明显的减弱，那么这个力必定延伸到很远的地方．
(3)检验的思想：如果猜想正确，月球在轨道上运动的向心加速度与地面重力加速度的比值，应该等于地球半径平方与月球轨道半径平方之比，即1/3600.(4)检验的结果：地面物体所受地球的引力，与月球所受地球的引力是同一种力.
(1)定律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．
(3)万有引力定律适用的条件①严格地说，万有引力定律只适用于质点的相互作用．②两个质量分布均匀的球体或球壳间的相互作用，也可用万有引力定律计算，其中r是两个球体或球壳的球心间的距离．③如果两个物体间的距离远远大于物体本身的大小时，物体可看成质点，公式可近似适用，其中r为两物体质心间的距离．
特别提醒：(1)任何物体间的万有引力都是同种性质的力．(2)任何有质量的物体间都存在万有引力，一般情况下，质量较小的物体之间万有引力忽略不计，只考虑天体间或天体对放入其中的物体的万有引力．
设想质量为m的物体放到地球的中心，地球质量为M，半径为R，则物体与地球间的万有引力是( )答案：A
(1)万有引力的普遍性．万有引力不仅存在于星球间，任何客观存在的有质量的物体之间都存在着这种相互吸引力．(2)万有引力的相互性．两个物体相互作用的引力是一对作用力和反作用力，它们大小相等，方向相反，分别作用在两个物体上．
(3)万有引力的宏观性．在通常情况下，万有引力非常小，只有在质量巨大的星球间或天体与天体附近的物体间，它的存在才有实际的物理意义，故在分析地球表面物体受力时，不考虑其他物体对它的万有引力．(4)万有引力的特殊性．两个物体间的万有引力只与它们本身的质量有关，与它们之间的距离有关．而与所在空间的性质无关．
你能立即回答出你对地球的引力是多大吗？假设你身体的质量是60kg.答案：588N解析：我对地球的引力大小等于我的体重588N.因为体重为mg＝60×9.8N＝588N，而我的体重即我所受的重力，近似等于地球对我的引力，又根据牛顿第三定律知，地球对我的引力和我对地球的引力是一对作用力与反作用力，大小应当相等，所以，我对地球的引力等于我的体重588N.
(1)1789年，英国物理学家卡文迪许用“扭秤实验”(如图所示)比较准确地测出了G的数值．(2)标准值G＝6.67259×10－11N·m2/kg2，通常取G＝6.67×10－11N·m2/kg2.
如图所示，一位果农挑着两筐质量均为30kg的苹果．设两筐苹果质心间的距离为2m，请用万有引力定律计算它们之间的万有引力．(G取6.67×10－11N·m2/kg2)
答案：1.5×10－8N
物体的重力并不等于万有引力，但物体的重力和地球对该物体的万有引力差别很小，物体的重力是地球对物体的万有引力的一个分力，万有引力F的另一个分力F1是使物体随地球自转做匀速圆周运动所需的向心力，越靠近赤道(纬度越低)，如图所示，物体绕地轴随地球一起运动的向心力F1就越大，重力就越小；反之，越靠近地球两极(纬度越高)，物体绕地轴随地球一起运动的向心力F1就越小，重力就越大．在两极，重力等于万有引力．
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．当两个物体间的距离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
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“精密”扭秤实验测定出来的，所以选项A正确．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，所以选项C正确．答案：AC点评：如果对万有引力定律只适用于质点这一条件缺乏深刻理解(或根本不注意适用条件)，往往不能认识当两物体间的距离r趋于零时，这两个物体不能看做质点，万有引力定律不适用于此种情况，就容易盲目套用定律错选B.
(四川西充中学08～09学年高一下学期月考)设想人类开发月球，不断把月球上的矿藏搬运到地球上，假定经过长时间开采后，地球仍可看作是均匀的球体，月球仍沿开采前的圆周轨道运动，则与开采前相比( )A．地球与月球间的万有引力将变大B．地球与月球间的万有引力将变小C．月球绕地球运动的周期将变大D．月球绕地球运动的周期将变短
解析：在地面附近的物体，所受重力近似等于物体所受到的万有引力．取测试仪为研究对象，其先后受力如图(甲)(乙)所示，据物体的平衡条件有FN1＝mg1，g1＝g，
一行星探测器从所探测的行星表面垂直升空，探测器的质量是1500kg，发动机推力为恒力，升空途中发动机突然关闭．如图所示为探测器速度随时间的变化图象，其中A点对应的时刻tA＝9s，此行星半径为6×103km，引力恒量G＝6.67×10－11N·m2/kg2.求：
(1)探测器在该行星表面达到的最大高度；(2)该行星表面的重力加速度；(3)发动机的推力；(4)距此行星高h＝6×103km处的重力加速度．答案：(1)1200m (2)6.4m/s2 (3)2.6×104N (4)2.45m/s2
阅读下列材料，并提出和解决问题．据《科技日报》报道：英国伦敦大学科学家最新测算表明，被称为地核的地球最内层的温度可达5500℃，这一结果大大高出早先的一些估算．
地球内部是一种层状结构，由表及里分别划分为地壳、地幔和地核．主要由铁元素组成的地核又细分为液态外核和固态内核，其中外核距地球表面约为2900km，地核距地球表面如此之深，直接测量其温度几乎是不可能的，为此科学家们提出，如果能估算出地核主要成分铁元素的熔点，特别是固态内核和液态外核交界处的熔融温度，那么就可以间接得出地核温度的高低．
地核中的铁元素处于极高压力环境中，其熔点比其位于地表时的1800℃要高出许多，伦敦大学学院的研究人员在研究中采用了新的研究方法，来估算巨大压力下铁的熔点的变化情况，研究人员最终估算认为，地核的实际温度可能在5500℃.(1)至少提出三个与本文有关的物理知识或方法的问题(不必回答问题，提问要简单明了，每一问不超过15个字)．①__________________________________.②__________________________________.③__________________________________.④__________________________________.
(2)若地核的体积约为整个地球体积的a%，地核质量约为地球质量的b%，经估算地核的平均密度为________．(可提供的数据还有：地球自转角速度ω，地球自转周期T，地球半径R，地球表面处的重力加速度g，引力常量G)答案：(1)对于第一问可提出以下问题：①液态外核内还会有固态的内核吗？②为什么地核中压力极高？③铁的熔点是如何随压强而变化的？④液态外核会影响地球的自转运动吗？
⑤强大压力和流动液态是地震原因吗？⑥铁元素的熔点为什么与压力有关？⑦地球内部的压力是怎样产生的？⑧为何地核分液态外核和固态内核？
(广西鸿鸣中学08～09学年高一下学期月考)所以有“地球村”概念、“地球——我们共同的家园”的呼唤：都是源于人类生存环境日趋恶化！保护地球环境、开发太空城——任重而道远！假设将来的“球状太空城”的质量是目前地球质量的1/100，其直径是目前地球直径的1/10，那里的居民同样享受阳光、日出而耕日落而息……和现在没什么两样！
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