高中物理人教版 (2019)必修 第二册2 万有引力定律教课内容ppt课件

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1.学会通过行星运动规律的近似处理,从理论上探究向心力的来源,结合开普勒第三定律演绎推导太阳与行星间的引力公式。2.通过行星运动规律结合月地检验理解万有引力定律的普遍性。3.掌握万有引力表达式的适用条件并能灵活应用。4.知道引力常量测量的重要性。
一、行星与太阳间的引力1.模型简化。行星以太阳为圆心做　匀速圆周　运动,太阳对行星的引力提供了行星做　匀速圆周　运动的向心力。 
4.太阳与行星间的引力。
微思考 如图所示,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。提示:行星与平常我们见到的做匀速圆周运动的物体一样,遵守牛顿第二定律F= ,行星所需要的向心力由太阳对它的引力提供。
微判断1 1.地面物体所受地球的引力与月球所受地球的引力是同一性质的力。(　　)2.地面物体所受地球的引力只与物体的质量有关,即G=mg。(　　)3.月球所受地球的引力只与月球质量有关。(　　)
微判断2 1.万有引力只存在于天体之间,常见的普通物体间不存在万有引力。(　　)2.一般物体间也存在万有引力,只是力太小,受力分析时可忽略不计。(　　)3.引力常量是牛顿首先测出的。(　　)
一 太阳与行星间的引力
重难归纳1.两个理想化模型。(1)行星运动模型:由于太阳系中行星绕太阳做椭圆运动的轨迹非常接近圆,所以将行星的运动近似看作匀速圆周运动。(2)行星质点模型:由于行星与太阳间的距离很远,研究行星与太阳间的引力时,将行星与太阳看成质点,即行星与太阳的质量都集中在球心上。
2.推导过程。(1)太阳对行星的引力。
(2)太阳与行星间的引力。
3.太阳与行星间的引力的特点:太阳与行星间引力的大小,与太阳的质量、行星的质量成正比,与两者距离的二次方成反比。太阳与行星间引力的方向沿着二者的连线方向。
如图所示,太阳系中的行星围绕太阳的运动近似看作匀速圆周运动。是什么力提供向心力呢?如果是太阳与行星间存在的引力,那为什么没有将行星吸引到太阳表面上去呢?提示:行星受太阳的引力提供向心力。引力的方向指向太阳,改变运动方向,使行星绕着太阳做匀速圆周运动,而不被吸引到太阳上。
解析:F'和F大小相等、方向相反,是作用力和反作用力,太阳对行星的引力提供行星绕太阳做圆周运动的向心力,选项B、D正确。
误区警示 1.太阳与行星间的引力是作用力与反作用力的关系,二者总是大小相等、方向相反、作用在不同物体上,数值大小与质量的乘积成正比。2.太阳与行星间的引力规律是通过两个理想化模型并利用开普勒第三定律和牛顿第三定律推导出来的,但对行星运动的实际情况都是成立的。
学以致用1.太阳对行星的引力提供了行星绕太阳做匀速圆周运动的向心力,这个向心力的大小(　　)A.与行星距太阳的距离成正比B.与行星距太阳的距离成反比C.与行星运动的速率的二次方成正比D.与行星距太阳的距离的二次方成反比答案:D
解析:太阳对行星的引力提供行星绕太阳做匀速圆周运动的向心力,而太阳对行星的引力大小与行星的质量成正比,与行星距太阳的距离的二次方成反比,故选项A、B、C错误,D正确。
二 万有引力定律的理解
3.万有引力的四个特性。
两个人距离非常近时,小华认为根据公式F=G ,得出r→0时,F→∞ 。小华同学的想法正确吗?为什么?提示:不正确,因为两个人距离非常近时,不能视为质点,此公式不成立。
典例剖析【例2】 两个大小相同的实心小铁球紧靠在一起,它们之间的万有引力为F。若将两个用同种材料制成的半径是小铁球2倍的实心大铁球紧靠在一起,则两大铁球之间的万有引力为(　　)A.2FB.4FC.8FD.16F答案:D
学以致用2.下列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
D.引力常量的大小首先是由牛顿测出来的,且等于6.67×10-11 N·m2/kg2答案:C
3.如图所示,两球间的距离为r,两球的质量分布均匀,质量大小分别为m1、m2,半径大小分别为r1、r2,则两球间的万有引力大小为(　　)
三 万有引力与重力的关系
重难归纳1.重力是万有引力的一个分力:万有引力有两个分力,一个分力F1提供物体随地球自转的向心力,方向垂直地轴;另一个分力F2是重力,产生使物体挤压地面的效果(除南北两极外)。
典例剖析【例3】 设地球自转周期为T,质量为m地,引力常量为G,假设地球可视为质量均匀分布的球体,半径为R。同一物体在南极和赤道水平面上静止时所受到的支持力之比为(　　)
学以致用4.地球表面附近的重力加速度为g,同步卫星距地面的高度大约是地球半径的6倍,则同步卫星所在处的重力加速度大约是(　　)
5.地球表面重力加速度为g地,地球的半径为R地,地球的质量为m地,某飞船飞到火星上测得火星表面的重力加速度为g火,火星的半径为R火,由此可得火星的质量为(　　)
解析:星球表面的物体受到的重力等于万有引力,
重难归纳在某些物理题中,当待求的A直接求解很困难时,可想法补上一个B,补偿的原则是使得A+B易于求解,而且补上去的B也容易求解。那么,待求的A便可从两者的差值获得,问题便迎刃而解了。这便是解物理题时的补偿法。用这种方法解题常使一些难题求解变得简单明了。在万有引力问题中,也有一部分题目,应用补偿法求解。
四 割补法求解万有引力问题
解析:若将挖去的小球体用原材料补回,可知剩余部分对质点A的吸引力等于完整大球体对质点A的吸引力与挖去小球体对质点A的吸引力之差;挖去的小球体球心与质点A重合,对质点A的万有引力为零,则剩余部分对质点A的万有引力等于完整大球体对质点A的万有引力;以大球体球心为中心分离出
1.行星之所以绕太阳运行,是因为(　　)A.行星运动时的惯性作用B.太阳是宇宙的中心,所有星体都绕太阳旋转C.太阳对行星有约束运动的引力作用D.行星对太阳有排斥力作用,所以不会落向太阳答案:C解析:行星之所以绕太阳运动,是因为受到太阳的吸引力。
2.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.m1和m2所受引力总是大小相等的B.当两物体间的距离r趋于零时,万有引力趋于无穷大C.当有第3个物体m3放入m1、m2之间时,m1和m2间的万有引力将增大D.m1和m2所受的引力性质可能相同,也可能不同答案:A
解析:物体间的万有引力是一对相互作用力,是同种性质的力,且始终等大反向,选项A正确,D错误;当物体间距离趋于零时,物体就不能看成质点,因此万有引力定律不再适用,物体间的万有引力不会变得无穷大,选项B错误;物体间万有引力的大小只与两物体的质量m1、m2和物体间的距离r有关,与是否存在其他物体无关,选项C错误。
4.金星、地球和火星绕太阳的公转均可视为匀速圆周运动,它们的向心加速度大小分别为a金、a地、a火,它们沿轨道运行的速率分别为v金、v地、v火。已知它们的轨道半径R金a火B.a火>a地>a金C.v地>v火>v金D.v火>v地>v金答案:A