物理必修 第二册2 万有引力定律优秀课件ppt

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1.知道太阳和行星间存在着引力作用,是行星绕太阳运动的原因。(物理观念)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公式。(科学思维)3.理解万有引力定律的内容、表达式及适用范围,知道引力常量,能应用万有引力公式解答相关问题。(科学思维)
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一、行星与太阳间的引力1.太阳对行星的引力:太阳对行星的引力,与行星的质量成　　　,与行星和太阳间距离的二次方成　　　,即F∝ 。
由向心力公式和开普勒第三定律导出 
2.行星对太阳的引力:在引力的存在与性质上,太阳与行星的地位完全相当,因此行星对太阳的引力和太阳对行星的引力规律相同,即F'∝ 。
提供行星做匀速圆周运动的向心力
二、月—地检验1.猜想:维持月球绕地球运动的力与使苹果下落的力是同一种力,同样遵从“二次方反比”的规律。2.检验方法
半径是地球半径的60倍
(2)月球围绕地球做匀速圆周运动的加速度:a=　　　　。 
(3)对比结果:月球在轨道高度处的加速度近似等于月球的向心加速度。3.结论:地面物体受地球的引力、月球所受地球的引力、太阳与行星的引力,遵从相同的规律。
三、万有引力定律1.内容:自然界中任何两个物体都相互吸引,引力的方向在它们的_______　　　　上,引力的大小与物体的　　　 　　　　成正比、与它们之间　　　　 　成反比。 
质量m1和m2的乘积
四、引力常量牛顿得出了万有引力与物体质量及它们之间距离的关系,但没有测出引力常量G的值。英国物理学家　　 　　通过实验推算出引力常量G的值。通常情况下取G=　　　　　 N·m2/kg2。 
证实了万有引力定律的正确性
6.67×10-11
情境链接(1)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吗?为什么地球不会落到太阳的表面,而是环绕太阳转动?
提示 (1)受地球引力的作用。(2)地球受太阳的引力,引力提供地球做圆周运动的向心力。
教材拓展看教材P51“思考与讨论”,同学们计算一下月球绕地球转动的向心加速度为多大?该加速度是地球表面重力加速度的几分之几?
易错辨析(1)把行星绕太阳的运动看作匀速圆周运动时,匀速圆周运动的规律同样适用于行星运动。(　　)(2)月球绕地球做匀速圆周运动是因为月球受力平衡。(　　)(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。(　　)(4)太阳与行星间作用力的公式 也适用于行星与它的卫星之间。(　　)
解析 月球绕地球运动,万有引力提供向心力。
解析 两个引力是同种性质的力。
(5)两个普通物体间感受不到万有引力,这说明万有引力只存在于天体之间。(　　)
解析 任何两个物体间都存在着万有引力。
(6)万有引力定律公式 中,G是比例系数,与太阳、行星都没关系。(　　)
行星所做的匀速圆周运动与我们平常生活中见到的匀速圆周运动是否符合同样的动力学规律?如果是,分析行星的受力情况。
要点提示 行星所做的匀速圆周运动与平常我们见到的匀速圆周运动一样,符合同样的动力学规律,遵守牛顿第二定律F= 。行星受到太阳的吸引力,此力提供行星绕太阳运转的向心力。
探究点一　行星与太阳间的引力
1.两个理想化模型(1)匀速圆周运动模型: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.太阳与行星间引力规律的推导过程
【例1】 (多选)下列说法正确的是(　　)
勒第三定律,是可以在实验室中得到证明的D.在探究太阳与行星间引力的时候,牛顿认为太阳对行星的引力大于行星对太阳的引力
解析 开普勒的三大定律是通过对行星运动的观察而总结归纳出来的规律,每一条都是经验定律,故开普勒的三大定律都是在实验室无法验证的规律。太阳对行星的引力与行星对太阳的引力相等,故C、D错误。
方法技巧　太阳与行星间的引力特点(1)太阳与行星间的引力大小与三个因素有关:太阳质量、行星质量、太阳与行星间的距离。太阳与行星间引力的方向沿着二者的连线方向。(2)太阳与行星间的引力是相互的,遵守牛顿第三定律。
1.地球表面的重力加速度g取9.8 m/s2,已知月球绕地球做圆周运动的轨道半径r=3.8×108 m,约为地球半径的60倍,月球的公转周期约为27.3天。下列关于月—地检验的说法正确的是(　　)A.牛顿计算出了月球对月球表面物体的万有引力的数值,从而完成了月—地检验B.牛顿计算出了地球表面重力加速度约为月球绕地球做圆周运动的向心加速度的 ,从而完成了月—地检验C.月—地检验是为了验证地面上物体所受地球的引力与地球吸引月球、太阳吸引行星的力是同一种性质力D.牛顿计算出了月球表面的重力加速度约为地球表面重力加速度的 ,从而完成了月—地检验
解析 当时牛顿并没有测量出引力常量的值,所以牛顿并没有计算出地球对月球的万有引力的数值和月球对月球表面物体的万有引力的数值,也不能计算出月球表面的重力加速度,故A、D错误;设月球的质量为m,地球质量为m地,地球表面物体的质量为m',地球半径为R,月球轨道半径r=60R,月球绕地球做圆周运动时的向心加速度为a,若地球对地面物体的引力与行星对卫星的力、太阳吸引行星的力具有相同的性质,由牛顿第二定律有
探究点二　对万有引力定律的理解和应用
(1)月—地检验结果表明,地面物体所受地球的引力、月球所受地球的引力,与太阳、行星间的引力遵从相同的规律。一切物体都存在这样的引力,那么,为什么两个人(假设两人可看成质点,质量均为100 kg,相距1 m)间的万有引力我们却感受不到?(2)地球对人的万有引力与人对地球的万有引力大小相等吗?
N=6.67×10-7 N,因引力很小,所以通常感受不到。
(2)相等。它们是一对相互作用力。
2.万有引力的四个特性
特别提示　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其附近的物体的万有引力。
2.(2023陕西宝鸡高一期末)火箭飞行过程中,在离地面高h处时,航天员所受地球的万有引力减小到刚开始发射时的一半。将地球视为均匀球体,地球半径为R,则h与R的关系是(　　)
如图所示,人站在地球(地球被视为规则的球体)的不同位置,比如赤道、两极或者其他位置,人随地球的自转而做半径不同的匀速圆周运动,请思考:
(1)人在地球的不同位置,受到的万有引力大小一样吗?
要点提示 根据万有引力定律 可知,人在地球的不同位置,受到的万有引力大小一样。
探究点三　万有引力与重力的关系
(2)人在地球的不同位置,哪个力提供向心力?大小相同吗?受到的重力大小一样吗?
要点提示 万有引力的一个分力提供人随地球转动需要的向心力,在地球的不同位置,向心力不同,重力是万有引力的另一个分力,所以人在地球的不同位置,受的重力大小不一样。
1.重力为地球引力的分力如图所示,设地球的质量为m地,半径为R,A处物体的质量为m,则物体受到地球的吸引力为F,方向指向地心O,由万有引力公式得 。图中F1为物体随地球自转做圆周运动的向心力,F2就是物体的重力mg,故一般情况 。
2.重力和万有引力的大小关系(1)重力与纬度的关系如图所示。
随着纬度的增大而减小,重力逐渐增大,直到等于地球对物体的万有引力。
(2)重力、重力加速度与高度的关系。由于地球的自转角速度很小,所以一般情况下可忽略自转的影响。
地球上,这四个量是四个常数,相互代换就是四个常数间相互替代,这是一个常用的关系式。
3.(2023安徽合肥高一期中)自古以来人类就有“上九天揽月,下五洋捉鳖”的梦想,如今深海潜水器和人造卫星正在不断突破这一梦想。假设一深海潜水器可以沿地心方向潜入H的深度,某一人造卫星在距地表R高处绕地球做匀速圆周运动。已知均匀球壳对内部引力为零,若地球可视为质量分布均匀的球体且半径为R,则深海潜水器处的重力加速度与人造卫星的向心加速度之比为(　　)
1.(万有引力定律的应用)地球、月球的质量分别为m1、m2。嫦娥五号从地球奔向月球过程中,当它所受到的地球、月球的引力的合力为零时,它到地球中心的距离和它到月球中心的距离之比为(　　)
2.(月—地检验)牛顿深入思考月球受到的引力与地面物体受到的引力的关系,提出了月—地检验。假定维持月球绕地球运动的力与使得苹果下落的力是同一种力,在当时地球表面的重力加速度g和地球半径R已精确测得,则下列说法符合他的研究思维的是(　　)
D.由于当时尚未测出引力常量G,月—地检验没有实际意义
3.(引力常量的理解)(2023四川成都高一期末)英国物理学家卡文迪什首次精确测量了引力常量G的数值,其单位是(　　)
4.(万有引力与重力的关系)(2023河南洛阳高一期中)诗句“坐地日行八万里,巡天遥看一千河”道出了地球自转对地表物体的影响,下列关于地表的某一物体所受重力说法正确的是(　　)A.物体所受重力方向一定指向地心B.地球表面物体所受重力就是地球与物体间的万有引力C.物体在地表随地球一起自转所需向心力的方向都指向地心D.以上说法都不对
解析 物体所受重力方向一定竖直向下,不一定指向地心,故A错误;地球表面物体所受重力是地球与物体间的万有引力的分力,故B错误;物体在地表随地球一起自转所需向心力的方向都指向地轴,故C错误;其他选项均错误,故选D。
5.(万有引力定律的应用)如果忽略地球自转的影响,测得一个物体在峰底的重力为G1,在峰顶的重力为G2,峰底与地心间的距离为R,则峰顶到峰底的高度为(　　)