《2020版高中物理人教必修2课件：6.3 万有引力定律》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2020版高中物理人教必修2课件：6.3 万有引力定律（53页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、3 万有引力定律 一 月 地检验 思考 通过上节的分析 知道了太阳与行星之间作 用力的规律 拉住月球使它围绕地球运动的力 与拉着 苹果下落的力以及太阳对行星的力是否遵循相同的规 律呢 提示 遵循相同规律 1 猜想 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 同样遵从 的规律 平方反比 2 检验方法 1 物体在月球轨道上运动时的加速度 a 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 二 万有引力定律 思考 既然太阳与行星之间 地球与月
2、球之间 以 及地球与地面物体之间具有 与两个物体质量成正比 与它们之间的距离二次方成反比 的吸引力 是否任 意两个物体之间都有这样的力呢 提示 是 1 内容 自然界中任何两个物体都相互吸引 引力的大 小F与物体的质量m1和m2的乘积成 与它们之间距离 r的平方成 选填 正比 反比 2 公式 F 3 引力常量G 测测量人英国物理学家 测测量工具 扭秤 数值值 测测定的意 义义 证证明了 的存在 使 有了真正的实实 用价值值 卡文迪许 卡文迪许 G 6 67 10 11 N m2 kg2 万有引力定律 万有引力定律 一 万有引力定律 1 万有引力定律的特性 1 普遍性 万有引力存在于宇宙中任何有质
3、量的物体 之间 天体间 地面物体间 微观粒子间 2 相互性 两个物体间相互作用的引力是一对作用力 和反作用力 符合力的相互作用 3 宏观性 天体间万有引力较大 它是支配天体运动的 原因 地面物体间 微观粒子间的万有引力微小 不 足以影响物体的运动 故常忽略不计 4 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 与所在空间的性质无 关 2 万有引力定律的适用条件 1 万有引力定律公式适用于质点之间的引力大小的计 算 2 对于实际物体间的相互作用 当两个物体间的距离 远远大于物体本身的大小 物体可视为质点 时也适用 3 两个质量分布均匀的球体间的引力大小可用万有引 力
4、定律公式求解 公式中的r为两球心之间的距离 4 一个质量分布均匀的球体与球外一质点之间的引力 大小也可用万有引力定律公式求解 公式中的r为质点 到球心之间的距离 思考 讨论 李华认为两个人距离非常近时 根据公式F 得 出 r 0时 F 李华同学的想法正确吗 为什么 科学思维 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 典例示范 2019 达州高一检测 如图所示 两个半径分别为 r1 0 40 m r2 0 60 m 质量分布均匀的实心球质量分别 为m1 4 0 kg m2 1 0 kg 两球间距离r0 2 0 m 则两球 间的相互引力的大小为 G 6 67 10 11 N
5、 m2 kg2 世纪金榜导学号 A 6 67 10 11 N B 大于6 67 10 11 N C 小于6 67 10 11 ND 不能确定 解析 选C 根据万有引力定律公式F G N 2 96 10 11 N 6 67 10 11 N 故选项C正确 定向训练 1 多选 2019 郑州高一检测 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 是一对 平衡力
6、解析 选A C 引力常量G是由英国物理学家卡文迪 许运用构思巧妙的 精密 扭秤实验第一次测定出来 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 D错误 公式F G 适用于两质点间的相互作用 当两物体相距很近 时 两物体不能看成质点 所以选项B错误 2 两个质量均匀的球体相距为r 它们之间的万有引力 为1 10 8 N 若它们的质量 距离都增加为原来的2倍 则它们之间的万有引力为 A 1 10 8 N B 2 10 8 N C 4 10 8 ND 8 10 8 N 解析 选A 根据万有引力定律F G 若它们
7、的 质量 距离都增加为原来的2倍 则万有引力不变 仍为 1 10 8 N 故选项A正确 3 依据牛顿的理论 两物体之间万有引力的大小 与它 们之间的距离r满足 A F与r成正比B F与r2成正比 C F与r成反比D F与r2成反比 解析 选D 万有引力定律的表达式为F G 所 以F与r2成反比 选项D正确 A B C错误 二 万有引力与重力的关系 任务1 万有引力与重力的关系 1 万有引力和重力的关系 如图所示 设地球的质量为M 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F G 引力 F可分解为F1 F2两个分力 其中F1为物体随地球自转做 圆
8、周运动的向心力Fn F2就是物体的重力mg 2 重力与纬度的关系 地面上物体的重力随纬度的升高 而变大 1 赤道上 重力和向心力在一条直线上F Fn mg 即G mr 2 mg 所以mg G mr 2 2 地球两极处 向心力为零 所以mg F G 3 其他位置 重力是万有引力的一个分力 重力的大小 mg G 重力的方向偏离地心 典例示范1 设地球自转周期为T 质量为M 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 解析 选A 在南极时物体受力平衡 支持力等于万有 引力 即FN G 在赤道上物体由于随地球一起自转 万有引力与
9、支持力的合力提供向心力 即G F N 两式联立可知A正确 任务2 忽略地球自转的影响 万有引力与重力的关系 由于地球的自转角速度很小 故地球自转带来的影响 很小 一般情况下认为 1 在地面附近 mg G 2 若距离地面的高度为h 则mg R为地球半 径 g为离地面h高度处的重力加速度 典例示范2 2019 潍坊高一检测 假设有一星球的 密度与地球相同 但它表面处的重力加速度是地球表面 重力加速度的4倍 则该星球的质量是地球质量的 世纪金榜导学号 A B 4倍 C 16倍 D 64倍 解析 选D 由 mg得M 所以 地 即 得R 4R地 故 64 定向训练 1 2018年5月21日 嫦娥四号中继
10、星 鹊桥 号成功发 射 为嫦娥四号的着陆器和月球车提供地月中继通信支 持 当 鹊桥 号在高空某处所受的引力为它在地面 某处所受引力的一半 则 鹊桥 号离地面的高度与地 球半径之比为 A 1 1B 1 1 C 1D 1 解析 选B 设地球的半径为R 鹊桥 号离地面的 高度为h 则Fh F地 其中Fh F地 解 得 h R 1 1 故选项B正确 2 2019 济南高一检测 在地球表面附近自由落体的 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 解析 选C 在地球表面附近有G mg 在距离地面 为6倍地球半径的高处有G mg 解得g 故 选项C正确 3
11、地球可近似看成球形 由于地球表面上物体都随地球 自转 所以有 A 物体在赤道处受的地球引力等于两极处 而重力小于 两极处 B 赤道处的角速度比南纬30 大 C 地球上物体的向心加速度都指向地心 且赤道上物体 的向心加速度比两极处大 D 地面上的物体随地球自转时提供向心力的是重力 解析 选A 由F G 可知 若地球看成球形 则物体 在地球表面任何位置受到地球的引力都相等 此引力的 两个分力一个是物体的重力 另一个是物体随地球自转 的向心力 在赤道上 向心力最大 重力最小 A对 地表 各处的角速度均等于地球自转的角速度 B错 地球上 只有赤道上的物体向心加速度指向地心 其他位置的向 心加速度均不指
12、向地心 C错 地面上物体随地球自转 的向心力是万有引力与地面支持力的合力 D错 补偿训练 假如地球自转速度增大 关于物体所受的重力 下 列说法正确的是 A 放在赤道地面上物体的万有引力变大 B 放在两极地面上的物体的重力不变 C 放在赤道地面上物体的重力不变 D 放在两极地面上物体的重力增加 解析 选B 地球自转速度增大 物体受到的万有引 力不变 选项A错误 在两极 物体受到的万有引力等于 其重力 则其重力不变 选项B正确 D错误 而对于放在 赤道地面上的物体 F万 G重 m 2R 由于 增大 则G重减 小 选项C错误 拓展例题 考查内容 万有引力与抛体运动综合问题 典例 宇航员站在某一星球 从距离星球表面h高度 处 以初速度v0沿水平方向抛出一个小球 经过时间t后 小球落到星球表面 已知该星球的半径为R 引力常量为 G 求 1 该星球表面重力加速度g的大小 2 该星球的质量 正确解答 1 由平抛运动的知识知 在竖直方向小 球做自由落体运动 h gt2 所以g 2 在星球表面 物体的重力和所受的万有引力相等 故有 mg G 所以M 答案 课堂回眸
