2022-2023年人教版(2019)新教材高中物理必修2 第7章万有引力与宇宙航行第2节万有引力定律(2)课件

2万有引力定律万有引力定律 1.牛牛顿顿的的思思考考：太太阳阳对对地地球球的的引引力力、地地球球对对月月球球的的引引力力以以及及地地球球对对地地面面上上物物体体的的引引力力都都是是_的的力力,其其大大小小可可由公式由公式F_计算计算月月地检验地检验 同一种性质同一种性质2月月地检验地检验(2)结结论论：地地面面物物体体所所受受地地球球引引力力,月月球球所所受受地地球球引引力力,太太阳阳与行星间的引力与行星间的引力,遵从遵从_的规律的规律加速度加速度相同相同特特别别提提醒醒：月月地地检检验验的的过过程程,应应用用了了“猜猜想想假假设设实实验验(事事实实)验证验证”的科学思想方法的科学思想方法思思考考1：月月球球绕绕地地球球能能做做匀匀速速圆圆周周运运动动是是因因为为月月球球受受力力平平衡衡这种说法对吗？这种说法对吗？提示：提示：不对不对,月球绕地球做匀速圆周运动月球绕地球做匀速圆周运动,是因为地球对月球是因为地球对月球的引力提供向心力的作用的引力提供向心力的作用1月月地检验的结果说明地检验的结果说明()A地地面面物物体体所所受受地地球球的的引引力力与与月月球球所所受受地地球球的的引引力力是是同同一种性质的力一种性质的力B地地面面物物体体所所受受地地球球的的引引力力与与月月球球所所受受地地球球的的引引力力不不是是同一类型的力同一类型的力C地地面面物物体体所所受受地地球球的的引引力力只只与与物物体体的的质质量量有有关关,即即GmgD月球所受地球的引力只与月球质量有关月球所受地球的引力只与月球质量有关答案答案A1.内容内容自自然然界界中中任任何何两两个个物物体体都都相相互互吸吸引引,引引力力的的方方向向在在_,引引力力的的大大小小与与物物体体的的质质量量m1和和m2的的乘乘积积成成_,与它们之间距离与它们之间距离r的二次方成的二次方成_2公式公式万有引力定律万有引力定律 它们的连线上它们的连线上正比正比反比反比引力常量引力常量思考思考2：由公式导出比例系数的单位？由公式导出比例系数的单位？A公式中的公式中的G是引力常量是引力常量,是人为规定的是人为规定的B这一规律可适用于任何两物体间的引力这一规律可适用于任何两物体间的引力C太阳与行星间的引力是一对平衡力太阳与行星间的引力是一对平衡力D检检验验这这一一规规律律是是否否适适用用于于其其他他天天体体的的方方法法是是比比较较观观测测结果与推理结果的吻合性结果与推理结果的吻合性解解析析公公式式中中的的G是是引引力力常常量量,首首先先由由卡卡文文迪迪许许利利用用扭扭秤秤测测得得,选选项项A错错误误；万万有有引引力力定定律律具具有有普普适适性性,适适用用于于任任何何两两物物体体间间的的引引力力,选选项项B正正确确；太太阳阳与与行行星星间间的的引引力力是是一一对对作作用用力力与与反反作作用用力力,选选项项C错错误误；检检验验这这一一规规律律是是否否适适用用于于其其他他天天体体的的方方法是比较观测结果与推理结果是否吻合法是比较观测结果与推理结果是否吻合,选项选项D正确正确答案答案BD1.大小：大小：G_.2测测定定：英英国国物物理理学学家家_在在实实验验室室比比较较准准确确地地测测出出了了G的数值的数值引力常量引力常量 6.671011 Nm2/kg2卡文迪许卡文迪许思考思考3：引力常量的测定有何意义？引力常量的测定有何意义？提提示示：(1)卡卡文文迪迪许许通通过过改改变变质质量量和和距距离离,证证实实了了万万有有引引力力的的存存在在及及万万有有引引力力定定律律的的正正确确性性(2)第第一一次次测测出出了了引引力力常常量量,使使万万有有引引力力定定律律能能进进行行定定量量计计算算,显显示示出出真真正正的的实实用用价价值值(3)标标志志着着力力学学实实验验精精密密程程度度的的提提高高,开开创创了了测测量量弱弱力力的的新新时时代代 3.关于引力常量关于引力常量G,下列说法中正确的是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值的测出使万有引力定律有了真正的实用价值B引引力力常常量量G的的大大小小与与两两物物体体质质量量的的乘乘积积成成反反比比,与与两两物物体间距离的平方成正比体间距离的平方成正比C引引力力常常量量G在在数数值值上上等等于于两两个个质质量量都都是是1 kg的的可可视视为为质点的物体相距质点的物体相距1 m时的相互吸引力时的相互吸引力D引力常量引力常量G是不变的是不变的,其数值大小与单位制的选择无关其数值大小与单位制的选择无关 解解析析利利用用G值值和和万万有有引引力力定定律律不不但但能能“称称”出出地地球球的的质质量量,而而且且可可测测定定远远离离地地球球的的一一些些天天体体的的质质量量、平平均均密密度度等等,故故A正正确确；引引力力常常量量G是是一一个个普普遍遍适适用用的的常常量量,其其物物理理意意义义是是两两个个质质量量都都是是1 kg的的质质点点相相距距1 m时时的的相相互互吸吸引引力力,它它的的大大小小与与所所选选的单位有关的单位有关,故故B、D错误错误,C正确正确答案答案AC 1.公式的适用条件公式的适用条件(1)严严格格地地说说,万万有有引引力力定定律律只只适适用用于于计计算算质质点点间间相相互互作作用用的引力的大小的引力的大小,r为两质点间的距离为两质点间的距离(2)两两个个质质量量分分布布均均匀匀的的球球体体间间的的相相互互作作用用,也也可可用用此此定定律律来计算来计算,其中其中r是两球心间的距离是两球心间的距离(3)一一个个均均匀匀球球体体与与球球外外一一个个质质点点之之间间的的万万有有引引力力也也可可用用此定律来计算此定律来计算,其中其中r为球心到质点间的距离为球心到质点间的距离(4)两两个个物物体体间间的的距距离离远远远远大大于于物物体体本本身身的的大大小小时时,定定律律也也近似适用近似适用,其中其中r为两物体质心间的距离为两物体质心间的距离对万有引力定律的理解对万有引力定律的理解 Am1与与m2之之间间的的相相互互作作用用力力,总总是是大大小小相相等等,方方向向相相反反,是是一对平衡力一对平衡力Bm1与与m2之之间间的的相相互互作作用用力力,总总是是大大小小相相等等,方方向向相相反反,是是一对作用力和反作用力一对作用力和反作用力C当当r趋近于趋近于0时时,F趋向无穷大趋向无穷大D当当r趋近于趋近于0时时,公式不成立公式不成立解析解析答案答案BD 1.万有引力的万有引力的“三性三性”普遍普遍性性万有引力不仅存在于天体间万有引力不仅存在于天体间,任何客观存在的有质量任何客观存在的有质量的物体之间都存在着这种相互吸引的力的物体之间都存在着这种相互吸引的力相互相互性性两个物体相互作用的引力是一对作用力和反作用力两个物体相互作用的引力是一对作用力和反作用力,它们之间的关系遵从牛顿第三定律它们之间的关系遵从牛顿第三定律,即大小相等即大小相等,方向方向相反相反,作用在同一直线上作用在同一直线上宏观宏观性性通常情况下通常情况下,万有引力非常小万有引力非常小,只有在质量巨大的天体只有在质量巨大的天体间或天体与天体附近的物体间间或天体与天体附近的物体间,它的存在才有实际的它的存在才有实际的物理意义物理意义2.利用万有引力定律解题时利用万有引力定律解题时,要注意以下三点：要注意以下三点：(1)理理解解万万有有引引力力定定律律的的内内容容和和适适用用范范围围；(2)知知道道万万有有引引力力不不是是特特殊殊的的一一种种力力,它它同同样样满满足足牛牛顿顿运运动动定定律律；(3)明明确确公式中各物理量的含义及公式的使用方法公式中各物理量的含义及公式的使用方法【跟踪跟踪1】关于万有引力关于万有引力,下列说法中正确的是下列说法中正确的是()A万万有有引引力力只只有有在在研研究究天天体体与与天天体体之之间间的的作作用用时时才才有有价价值值B由由于于一一个个苹苹果果的的质质量量很很小小,所所以以地地球球对对它它的的万万有有引引力力几几乎可以忽略乎可以忽略C地地球球对对人人造造卫卫星星的的万万有有引引力力远远大大于于卫卫星星对对地地球球的的万万有有引力引力D地地球球表表面面的的大大气气层层是是因因为为万万有有引引力力的的约约束束而而存存在在于于地地球表面附近球表面附近解解析析由由万万有有引引力力定定义义知知D对对万万有有引引力力定定律律不不但但在在天天体体之之间间有有价价值值,在在天天体体与与物物体体间间也也有有价价值值,如如重重力力,故故A错错；由由牛牛顿顿第三定律知第三定律知B、C错错答案答案D万有引力定律的应用万有引力定律的应用 答案答案ABC对对万万有有引引力力定定律律的的数数学学表表达达式式中中各各物物理理量量的的意意义义一一定定要要准准确确理理解解,切切忌忌将将表表达达式式中中的的r作作纯纯数数学学处处理理而而违违背背物理事实物理事实【跟跟踪踪2】如如图图631所所示示,操操场场两两边边放放着着半半径径分分别别为为r1、r2,质质量量分分别别为为m1、m2的的篮篮球球和和足足球球,二二者者的的间间距距为为r.则则两两球球间间的万有引力大小为的万有引力大小为()图图631答案答案D 疑难突破疑难突破1万有引力和重力的区别和联系万有引力和重力的区别和联系万有引力与重力的关系万有引力与重力的关系1概念不同：概念不同：重力是万有引力的一个分力重力是万有引力的一个分力图图632典例剖析典例剖析【典例典例】假设地球是一半径为假设地球是一半径为R、质量分布均匀的球体一、质量分布均匀的球体一矿井深度为矿井深度为d.已知质量分布均匀的球壳对壳内物体的引力已知质量分布均匀的球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为零矿井底部和地面处的重力加速度大小之比为()答案答案A【审题技巧审题技巧】【我来冲关我来冲关】宇航员在地球表面以一定初速度竖直上抛一小球宇航员在地球表面以一定初速度竖直上抛一小球,经过时经过时间间t小球落回原处；若他在某星球表面以相同的初速度竖小球落回原处；若他在某星球表面以相同的初速度竖直上抛同一小球直上抛同一小球,需要经过时间需要经过时间5t落回原处落回原处(取地球表面取地球表面的重力加速度的重力加速度g10 m/s2,不计空气阻力不计空气阻力)万有引力和重力关系的处理方法万有引力和重力关系的处理方法一、对万有引力定律的理解一、对万有引力定律的理解1牛牛顿顿以以天天体体之之间间普普遍遍存存在在着着引引力力为为依依据据,运运用用严严密密的的逻逻辑辑推推理理,建建立立了了万万有有引引力力定定律律在在创创建建万万有有引引力力定定律律的的过过程程中中,牛顿牛顿()A接接受受了了胡胡克克等等科科学学家家关关于于“吸吸引引力力与与两两中中心心距距离离的的平平方成反比方成反比”的猜想的猜想B根根据据地地球球上上一一切切物物体体都都以以相相同同加加速速度度下下落落的的事事实实,得得出出物体受地球的引力与其质量成正比物体受地球的引力与其质量成正比,即即Fm的结论的结论C根根据据Fm和和牛牛顿顿第第三三定定律律,分分析析了了地地月月间间的的引引力力关关系系,进而得出进而得出Fm1m2D根据大量实验数据得出了比例系数根据大量实验数据得出了比例系数G的大小的大小解解析析在在创创建建万万有有引引力力定定律律的的过过程程中中,牛牛顿顿接接受受了了平平方方反反比比猜猜想想,和和物物体体受受地地球球的的引引力力与与其其质质量量成成正正比比,即即Fm的的结结论论,而而提提出出万万有有引引力力定定律律后后来来卡卡文文迪迪许许利利用用扭扭秤秤测测量量出出万万有有引引力力常常量量G的的大大小小,C项项是是在在建建立立万万有有引引力力定定律律后后才才进进行行的的探探索索,因因此此符合题意的只有符合题意的只有A、B.答案答案ABA牛牛顿顿是是在在开开普普勒勒揭揭示示的的行行星星运运动动规规律律的的基基础础上上,发发现现了了万有引力定律万有引力定律,因此万有引力定律仅适用于天体之间因此万有引力定律仅适用于天体之间B卡卡文文迪迪许许首首先先用用实实验验比比较较准准确确地地测测定定了了引引