《河北省邢台市高中物理 第六章 万有引力与航天 第3课时 万有引力定律学案（无答案）新人教版必修2》由会员分享，可在线阅读，更多相关《河北省邢台市高中物理 第六章 万有引力与航天 第3课时 万有引力定律学案（无答案）新人教版必修2（7页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、- 1 -学案 3 万有引力定律【学习目标】1.知道行星绕太阳运动的原因是太阳对行星有吸引力.2.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，体会逻辑推理在物理学中的重要性.3.知道地球上的重物下落运动与天体运动的统一性.4.理解万有引力定律，会用万有引力定律分析简单问题【学习任务】问题：问题设计若行星的质量为 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？要点提炼1两个理想化模型在公式 FG 的推导过程中，我们用到了两个理想化模型Mmr2(1)将行星的椭圆运动看成匀速圆周运动(2)将天体看成质点，且质量集中在球心上2推导过程：二、月地检
2、验问题设计月地检验的验证原理是怎样的？- 2 -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？要点提炼1万有引力的特性(1)普遍性：万有引力存在于宇宙中任何两个有质量的物体之间(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，符合牛顿第三定律(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2万有引力公式的适用条件(1)两
3、个质点间(2)两个质量分布均匀的球体间，其中 r 为两个球心间的距离(3)一个质量分布均匀的球体与球外一个质点间，r 为球心到质点的距离3引力常量 G6.6710 11 Nm2/kg2(1)物理意义：引力常量在数值上等于两个质量都是 1 kg 的质点相距 1 m 时的相互吸引力(2)引力常量测定的意义卡文迪许利用扭秤装置通过改变小球的质量和距离，推出的 G 的数值及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能够进行定量的计算，显示出真正的实用价值四、万有引力和重力的关系1万有引力和重力的关系：如图 1 所示，设地球的质量为 M，半径为 R，A 处物体的质量为- 3 -m，则物体受到
4、地球的吸引力为 F，方向指向地心 O，由万有引力公式得 FG .引力 F 可分Mmr2解为 F1、F 2两个分力，其中 F1为物体随地球自转做圆周运动的向心力 Fn，F 2就是物体的重力mg.图 12近似关系：如果忽略地球自转，则万有引力和重力的关系：mg ，g 为地球表面的重GMmR2力加速度3重力与高度的关系：若距离地面的高度为 h，则 mgG (R 为地球半径，g为离Mm(R h)2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小，则物体所受的重力也越小一、对万有引力定律的理解例 1 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 FG ，下列说法正确m1
5、m2r2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当两物体间的距离 r 趋于零时，万有引力趋于无穷大Cm 1和 m2所受引力大小总是相等的，而与 m1、m 2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，是一对平衡力二、万有引力定律的应用例 2 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( )A0. 25 倍 B0.5 倍 C2 倍 D4 倍- 4 -三、万有引力和重力的关系例 3 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
6、球表面的重力加速度大小的( )A2 倍 B1 倍 C. 倍 D. 倍12 14【补充学习材料】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2(对万有引力定律的理解)关于万有引力定律 FG ，下列说法中正确的是( )m1m2r2A牛顿是在开普勒揭示的行星运动规律的基础上，发现了万有引力定律，因此万有引力定律仅适用于天体之间B卡文迪许首先用实验比较准确地测定了引力常量 G 的数值C两物体各自受到对方的引力的大小不一定相等，质量大
7、的物体受到的引力也大D万有引力定律对质量大的物体适用，对质量小的物体不适用3(万有引力定律的应用)某实心匀质球半径为 R，质量为 M，在球外离球面 h 高处有一质量为 m 的质点，则其受到的万有引力大小为()AG BGMmR2 Mm(R h)2CG DGMmh2 MmR2 h24(万有引力与重力的关系)假如地球自转速度增大，关于物体的重力，下列说法中正确的是( )A放在赤道地面上物体的万有引力不变B放在两极地面上物体的重力不变C放在赤道地面上物体的重力减小D放在两极地面上物体的重力增大- 5 -【实验班特供题组】题组一 万有引力定律的发现1牛顿发现万有引力定律的思维过程是下列的( )A理想实验
8、理论推导实验检验B假想理论推导实验检验C假想理论推导规律形成D实验事实假想理论推导2牛顿时代的科学家们围绕万有引力的研究，经历了大量曲折顽强而又闪烁智慧的科学实践在万有引力定律的发现历程中，下列叙述符合史实的是( )A开普勒研究了第谷的行星观测记录，提出了开普勒行星运动定律B牛顿将行星与太阳、地球与月球、地球与地面物体之间的引力推广到宇宙中的一切物体，得出了万有引力定律C卡文迪许在实验室中准确地得出了引力常量 G 的数值D牛顿推导出了引力常量 G 的数值3把行星运动近似看做匀速圆周运动以后，开普勒第三定律可写为 T2r 3/k，m 为行星质量，则可推得( )A行星受太阳的引力为 Fkmr2B行
9、星受太阳的引力都相同C行星受太阳的引力为 Fk4 2mr2D质量越大的行星受太阳的引力一定越大4 “月地检验”的结果说明( )A地面物体所受地球的引力与月球所受地球的引力是同一种性质的力B地面物体所受地球的引力与月球所受地球的引力不是同一种性质的力C地面物体所受地球的引力只与物体的质量有关，即 GmgD月球所受地球的引力只与月球质量有关题组二 对万有引力定律的理解5对于万有引力定律的表达式 FG ，下列说法中正确的是( )m1m2r2A公式中的 G 为比例常数，无单位- 6 -Bm 1与 m2之间的相互作用力，总是大小相等，方向相反，是一对作用力和反作用力C当 r 趋近于 0 时，F 趋向无穷
10、大D当 r 趋近于 0 时，公式不成立6关于引力常量 G，下列说法中正确的是( )AG 值的测出使万有引力定律有了真正的实用价值B引力常量 G 的大小与两物体质量的乘积成反比，与两物体间距离的平方成正比C引力常量 G 在数值上等于两个质量都是 1 kg 的可视为质点的物体相距 1 m 时的相互吸引力D引力常量 G 是不变的，其值大小与单位制的选择无关7关于万有引力，下列说法中正确的是( )A万有引力只有在研究天体与天体之间的作用时才有价值B由于一个苹果的质量很小，所以地球对它的万有引力几乎可以忽略C地球对人造卫星的万有引力远大于卫星对地球的万有引力D地球表面的大气层是因为万有引力的约束而存在于
11、地球表面附近题组三 万有引力定律的应用8地球质量大约是月球质量的 81 倍，一飞行器位于地球与月球之间，当地球对它的引力和月球对它的引力大小相等时，飞行器距月球球心的距离与月球球心距地球球心之间的距离之比为( )A19 B91 C110 D1019要使两个物体之间的万有引力减小到原来的 ，可采用的方法是( )14A使两物体之间的距离增至原来的 2 倍，质量不变B使两物体的质量各减少一半，距离保持不变C使其中一个物体的质量减为原来的 ，距离保持不变14D使两物体的质量及它们之间的距离都减为原来的1410假设地球是一半径为 R、质量分布均匀的球体一矿井深度为 d(矿井宽度很小)已知质量分布均匀的球
12、壳对壳内物体的引力为零矿井底部和地面处的重力加速度大小之比为( )A1 B1dR dRC. 2 D. 2(R dR ) ( RR d)- 7 -11有一质量为 M、半径为 R、密度均匀的球体，在距离球心 O 为 2R 的地方有一质量为 m 的质点现从 M 中挖去半径为 R 的球体，如图 1 所示，则剩余部分对 m 的万有引力 F 为( )12图 1A. B.7GMm36R2 7GMm8R2C. D.GMm18R2 7GMm32R2题组四 万有引力和重力的关系12设地球表面重力加速度为 g0，物体在距离地心 4R(R 是地球的半径)处，由于地球的作用而产生的加速度为 g，则 为( )gg0A1 B. C. D.19 14 11613一物体在地球表面重 16 N，地面上重力加速度为 10 m/s2.它在以 5 m/s2的加速度加速上升的火箭中的视重为 9 N，则此火箭离地球表面的距离为地球半径的(忽略地球自转)( )A2 倍 B3 倍 C4 倍 D一半14火星半径约为地球半径的一半，火星质量约为地球质量的 .一位宇航员连同宇航服在地19球上的质量为 50 kg.求：(1)在火星上宇航员所受的重力为多少？(2)宇航员在地球上可跳 1.5 m 高，他以相同初速度在火星上可跳多高？(取地球表面的重力加速度 g10 m/s 2)
