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高中物理鲁科版 (2019)必修 第二册第1节 天地力的综合:万有引力定律获奖课件ppt
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这是一份高中物理鲁科版 (2019)必修 第二册第1节 天地力的综合:万有引力定律获奖课件ppt，共31页。PPT课件主要包含了学习目标，一行星运动的规律，二万有引力定律，太阳Ｍ，行星ｍ，答案97，本课小结等内容，欢迎下载使用。
1.知道开普勒定律的内容。2.能用开普勒定律分析一些简单的行星运动问题。3.理解万有引力定律的内容、含义及适用条件。4.认识万有引力定律的普遍性,能应用万有引力定律解决实际问题。
结论:认为行星轨道为椭圆
1.开普勒第一定律（轨道定律）
开普勒第一定律（轨道定律）：所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上.
近似处理：行星绕太阳运动的轨道十分接近圆，太阳处在圆心。
对于每一个行星而言，太阳和行星的连线在相等的时间内扫过相等的面积。
2.开普勒第二定律（面积定律）
(近日点速率最大，远日点速率最小)
开普勒第三定律：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
3.开普勒第三定律（周期定律）
开普勒定律不仅适用于行星绕太阳运动，同时它适用于所有的天体运动。
由开普勒定律可知，行星的运行轨道为椭圆，并且其绕太阳运行的速率不断变化。由表中的数据可知，太阳系八大行星的运行轨道偏心率都小于 0.3，都可近似认为是圆形。为了便于研究问题，人们通常认为行星绕太阳做匀速圆周运动。
例1 关于行星的运动,下列说法正确的有是 ( ) A . 行星轨道的半长轴越长,自转的周期就越大 B . 行星轨道的半长轴越长,公转的周期就越大 C . 行星轨道的半长轴越短,公转的周期就越大 D .“冥王星”离太阳最远,绕太阳运动的公转 周期最长
例2 1980年10月14日，中国科学院紫金山天文台发现了一颗绕太阳运行的小行星，2001年12月21日，经国际小行星中心和国际小行星命名委员会批准，将这颗小行星命名为“钱学森星”，以表彰这位“两弹一星”的功臣对我国科技事业做出的卓越贡献.若将地球和“钱学森星”绕太阳的运动看作匀速圆周运动，它们的运行轨道如图所示.已知“钱学森星”绕太阳运行一周的时间约为3.4年，设地球绕太阳运行的轨道半径为R，则“钱学森星”绕太阳运行的轨道半径约为( ）
为什么月球不能飞离地球呢？
苹果落地、高处物体落地、月亮绕地旋转……这些现象引起了牛顿的沉思。
牛顿的思考：（１）“天上的力”和“人间的力”是同一种力吗？（２）地球表面的重力是否能延伸到月球轨道？
牛顿的猜想： 苹果与月球受到的引力可能是同一种力!
3.理解：（1）普遍性：万有引力存在于任何两个物体之间；（2）相互性：作用力和反作用力；（3）特殊性：两个物体间的万有引力与物体所在空间和其他物体无关；（4）适用性（适用范围）：只适用于两个质点间的引力。 a.两个质点间的相互作用; b.可以看作质点的两个物体间的相互作用; c.若是两个均匀的球体,应是两球心间的距离.
对万有引力定律公式的推导
例4 如图所示，木星是太阳系中最大的行星，与太阳的距离为7.8×108km，木星和太阳的质量分别为1.9×1027kg和2.0×1030kg。试求木星与太阳之间的万有引力大小。
答案：4.2×1023N
例5 关于万有引力定律的适用范围，下列说法中正确的有( )A．只适用于天体，不适用于地面的物体B．只适用于球形物体，不适用于其他形状的物体C ．只适用于质点，不适用于实际物体D．适用于自然界中任何两个物体之间
迁移思考：粗略研究行星的轨道运动时，通常只考虑太阳对行星的万有引力。木星与地球之间的最近距离约为6.3×108km，地球的质量约为6.0×1024kg。请估算木星与地球之间的万有引力大小，并与木星和太阳之间的万有引力大小作比较。
解析：根据公式 ，可以计算出木星和地球之间的万有引力大小为1.9×1018N。可以看出，木星和地球之间的万有引力大小远远小于木星和太阳之间的万有引力大小，所以行星运动状态的变化主要是由太阳对行星的引力引起的。
拓展一步：牛顿的月－地检验：
目的：地面上的重力与地吸引月球是同一性质的力吗？
已知月球与地球的距离 r＝384400km、月球的公转周期为27.3天。地球对物体的万有引力计算出的处在月球轨道的物体的加速度，与月球绕地球公转的向心加速度恰好相等。
三、引力常量的测量—卡文迪许扭称实验
最富有的学者，最博学的富豪
卡文迪许也因此被称为“能称出地球质量的人”
卡文迪许扭秤的测量方法
思考：1.两个1千克的物体间的万有引力很小，它是如何测量的？ 2.力很小读数如何解决？
引力常量的测量——扭秤实验----放大法
两次放大及等效的思想 1.扭秤装置把微小力通过杠杆旋转明显反映出来（一次放大）；2.扭转角度（微小形变）通过光标的移动来反映（二次放大），从而确定物体间的万有引力。
实验意义： ①证明了万有引力的存在，使万有引力定律进入了真正实用的时代； ②开创了微小量测量的先河，使科学放大思想得到推广；
例6 如图所示，在距一个质量为M，半径为R，密度均匀的球体表面R处，有一个质量为m的质点。此时M对m的万有引力为F1。当从M中挖去如图所示半径为R/2的球体时，剩下部分对m的万有引力为F2，则F1与F2的比为多少？
1.知道开普勒定律的内容。2.能用开普勒定律分析一些简单的行星运动问题。3.理解万有引力定律的内容、含义及适用条件。4.认识万有引力定律的普遍性,能应用万有引力定律解决实际问题。
结论:认为行星轨道为椭圆
1.开普勒第一定律（轨道定律）
开普勒第一定律（轨道定律）：所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上.
近似处理：行星绕太阳运动的轨道十分接近圆，太阳处在圆心。
对于每一个行星而言，太阳和行星的连线在相等的时间内扫过相等的面积。
2.开普勒第二定律（面积定律）
(近日点速率最大，远日点速率最小)
开普勒第三定律：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
3.开普勒第三定律（周期定律）
开普勒定律不仅适用于行星绕太阳运动，同时它适用于所有的天体运动。
由开普勒定律可知，行星的运行轨道为椭圆，并且其绕太阳运行的速率不断变化。由表中的数据可知，太阳系八大行星的运行轨道偏心率都小于 0.3，都可近似认为是圆形。为了便于研究问题，人们通常认为行星绕太阳做匀速圆周运动。
例1 关于行星的运动,下列说法正确的有是 ( ) A . 行星轨道的半长轴越长,自转的周期就越大 B . 行星轨道的半长轴越长,公转的周期就越大 C . 行星轨道的半长轴越短,公转的周期就越大 D .“冥王星”离太阳最远,绕太阳运动的公转 周期最长
例2 1980年10月14日，中国科学院紫金山天文台发现了一颗绕太阳运行的小行星，2001年12月21日，经国际小行星中心和国际小行星命名委员会批准，将这颗小行星命名为“钱学森星”，以表彰这位“两弹一星”的功臣对我国科技事业做出的卓越贡献.若将地球和“钱学森星”绕太阳的运动看作匀速圆周运动，它们的运行轨道如图所示.已知“钱学森星”绕太阳运行一周的时间约为3.4年，设地球绕太阳运行的轨道半径为R，则“钱学森星”绕太阳运行的轨道半径约为( ）
为什么月球不能飞离地球呢？
苹果落地、高处物体落地、月亮绕地旋转……这些现象引起了牛顿的沉思。
牛顿的思考：（１）“天上的力”和“人间的力”是同一种力吗？（２）地球表面的重力是否能延伸到月球轨道？
牛顿的猜想： 苹果与月球受到的引力可能是同一种力!
3.理解：（1）普遍性：万有引力存在于任何两个物体之间；（2）相互性：作用力和反作用力；（3）特殊性：两个物体间的万有引力与物体所在空间和其他物体无关；（4）适用性（适用范围）：只适用于两个质点间的引力。 a.两个质点间的相互作用; b.可以看作质点的两个物体间的相互作用; c.若是两个均匀的球体,应是两球心间的距离.
对万有引力定律公式的推导
例4 如图所示，木星是太阳系中最大的行星，与太阳的距离为7.8×108km，木星和太阳的质量分别为1.9×1027kg和2.0×1030kg。试求木星与太阳之间的万有引力大小。
答案：4.2×1023N
例5 关于万有引力定律的适用范围，下列说法中正确的有( )A．只适用于天体，不适用于地面的物体B．只适用于球形物体，不适用于其他形状的物体C ．只适用于质点，不适用于实际物体D．适用于自然界中任何两个物体之间
迁移思考：粗略研究行星的轨道运动时，通常只考虑太阳对行星的万有引力。木星与地球之间的最近距离约为6.3×108km，地球的质量约为6.0×1024kg。请估算木星与地球之间的万有引力大小，并与木星和太阳之间的万有引力大小作比较。
解析：根据公式 ，可以计算出木星和地球之间的万有引力大小为1.9×1018N。可以看出，木星和地球之间的万有引力大小远远小于木星和太阳之间的万有引力大小，所以行星运动状态的变化主要是由太阳对行星的引力引起的。
拓展一步：牛顿的月－地检验：
目的：地面上的重力与地吸引月球是同一性质的力吗？
已知月球与地球的距离 r＝384400km、月球的公转周期为27.3天。地球对物体的万有引力计算出的处在月球轨道的物体的加速度，与月球绕地球公转的向心加速度恰好相等。
三、引力常量的测量—卡文迪许扭称实验
最富有的学者，最博学的富豪
卡文迪许也因此被称为“能称出地球质量的人”
卡文迪许扭秤的测量方法
思考：1.两个1千克的物体间的万有引力很小，它是如何测量的？ 2.力很小读数如何解决？
引力常量的测量——扭秤实验----放大法
两次放大及等效的思想 1.扭秤装置把微小力通过杠杆旋转明显反映出来（一次放大）；2.扭转角度（微小形变）通过光标的移动来反映（二次放大），从而确定物体间的万有引力。
实验意义： ①证明了万有引力的存在，使万有引力定律进入了真正实用的时代； ②开创了微小量测量的先河，使科学放大思想得到推广；
例6 如图所示，在距一个质量为M，半径为R，密度均匀的球体表面R处，有一个质量为m的质点。此时M对m的万有引力为F1。当从M中挖去如图所示半径为R/2的球体时，剩下部分对m的万有引力为F2，则F1与F2的比为多少？
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