《人教 高一物理 必修2--第六章 2-3 太阳与行星间的引力 万有引力定律》由会员分享，可在线阅读，更多相关《人教 高一物理 必修2--第六章 2-3 太阳与行星间的引力 万有引力定律（35页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第六章 万有引力与航天 目标定位 1 能根据开普勒定律和牛顿第三定律推导出太阳与行星之间的引力表达式 理解公式的含义 2 掌握万有引力定律 了解引力常量 3 认识万有引力定律的普遍性 能应用万有引力定律分析简单问题 学案2太阳与行星间的引力学案3万有引力定律 知识探究 自我检测 知识探究 一 太阳与行星间的引力 问题设计 1 若行星的质量为m 行星到太阳的距离为r 行星运行周期为T 则行星需要的向心力的大小如何表示 2 根据牛顿第三定律 太阳和行星间的引力与太阳质量M 太阳到行星的距离r有怎样的关系 答案 2 3 见要点提练 要点提炼 1 两个理想化模型 1 将行星绕太阳的椭圆运动看成运动 2
2、 将天体看成 且质量集中在球心上 质点 匀速圆周 2 推导过程 二 月 地检验 问题设计 1 已知地球半径R地 6400km 月球绕地球做圆周运动的半径r 60R地 运行周期T 27 3天 求 月球绕地球做圆周运动的向心加速度a月 2 地球表面的重力加速度g 9 8m s2 则a月与g的比值是多大 3 根据万有引力公式及牛顿第二定律推算 月球做匀速圆周运动的向心加速度是地面附近自由落体加速度g的多少倍 比较2 3结论说明什么 要点提炼 1 月 地检验的目的 检验维持月球绕地球运动的力与使物体下落的力是 都遵从 的规律 2 推理 月心到地心的距离约为地球半径的60倍 所以月球绕地球做圆周运动的向
3、心加速度应该大约是它在地面附近下落时加速度的 平方反比 同一种性质力 3 验证 已知月地距离r 月球绕地球运动的周期T 根据a月 计算月球绕地球的向心加速度a月 然后与地球表面的重力加速度g进行比较 a月近似等于 则证明了地球表面的重力与地球吸引月球的力是相同性质的力 三 万有引力定律引力常量 问题设计 太阳与行星间有引力作用 地球对月球 地面上的物体也有引力作用 那么地面上的物体之间是否存在引力作用 若两个物体间有引力作用 为何两个物体没有在引力作用下紧靠在一起 答案存在 地面上的两个物体的质量相对天体来说小多了 所以两个物体间的引力非常小 不足以克服摩擦阻力或空气阻力而紧靠在一起 要点提炼
4、 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连线上 引力的大小与物体的质量m1和m2的成比 与它们之间距离r的成比 反 乘积 正 二次方 2 表达式 F 公式的适用条件 1 两个间 2 两个质量分布均匀的球体间 其中r为两个间的距离 3 一个质量分布均匀的球体与球外一个质点间 r为的距离 球心到质点 质点 球心 3 引力常量G 6 67 10 11N m2 kg2 1 物理意义 引力常量在数值上等于两个质量都是1kg的质点相距1m时的相互吸引力 2 引力常量测定的意义利用扭秤装置通过改变小球的质量和距离 得到了G的数值 验证了万有引力定律的正确性 引力常量的确定使万有引力定律
5、能够进行定量的计算 显示出真正的实用价值 卡文迪许 4 万有引力的特性 1 普遍性 万有引力存在于宇宙中任何两个有的物体之间 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 3 宏观性 天体间万有引力很大 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很小 不足以影响物体的运动 故常忽略不计 牛顿第三定律 质量 四 万有引力和重力的关系 图1 3 重力与高度的关系 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 所以距地面越高 物体的重力加速度越 则物体所受的重力也越 小 小 典例精析 一 对万有引力定律
6、的理解 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 而与m1 m2是否相等无关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扭秤实验测定出来的 选项A正确 当两物体间的距离r趋近于零时 物体就不能再视为质点 万有引力定律就不再适用 所以不能得出此时万有引力趋于无穷大的结论 选项B错误 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 答案AC 例2如图2所
7、示 操场两边放着半径分别为r1 r2 质量分别为m1 m2的篮球和足球 二者的间距为r 则两球间的万有引力大小为 图2 答案D 二 万有引力定律的应用 例3一名宇航员来到一个星球上 如果该星球的质量是地球质量的一半 它的直径也是地球直径的一半 那么这名宇航员在该星球上所受的万有引力大小是他在地球上所受万有引力大小的 A 0 25倍B 0 5倍C 2倍D 4倍 C 三 万有引力和重力的关系 例4在离地面高度等于地球半径的高度处 重力加速度的大小是地球表面的重力加速度大小的 D 课堂要点小结 自我检测 1 万有引力定律的发现 在牛顿发现太阳与行星间引力的过程中 得出太阳对行星的引力表达式后推出行星
8、对太阳的引力表达式 这是一个很关键的论证步骤 这一步骤采用的论证方法是 A 研究对象的选取B 理想化过程C 类比D 等效 1 2 3 4 1 2 3 4 答案C 2 万有引力定律的理解 如图3所示 三颗质量均为m的地球同步卫星等间隔分布在半径为r的圆轨道上 设地球质量为M 半径为R 下列说法正确的是 1 2 3 4 图3 1 2 3 4 1 2 3 4 三颗卫星对地球的引力大小相等且三个引力互成120 其合力为0 故D选项错误 答案BC 1 2 3 4 3 万有引力与重力的关系 假设某星球和地球都是球体 该星球的质量是地球质量的2倍 该星球的半径是地球半径的3倍 那么该星球表面的重力加速度与地球表面处的重力加速度之比为 A 1 2 3 4 4 万有引力定律的应用 宇航员在地球表面以一定初速度竖直上抛一小球 经过时间t小球落回原处 若他在某星球表面以相同的初速度竖直上抛同一小球 需经过时间5t小球落回原处 取地球表面重力加速度g 10m s2 空气阻力不计 1 求该星球表面附近的重力加速度g星的大小 解析在地球表面以一定的初速度v0竖直上抛一小球 经过时间t小球落回原处 1 2 3 4 答案2m s2 解析在天体表面时 物体的重力近似等于万有引力 即 1 2 3 4
