《新教材2023高中物理第七章万有引力与宇宙航行7.2万有引力定律课件新人教版必修第二册》由会员分享，可在线阅读，更多相关《新教材2023高中物理第七章万有引力与宇宙航行7.2万有引力定律课件新人教版必修第二册（41页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第七章第七章万有引力万有引力与宇宙航行与宇宙航行学习目标学习目标1.把行星绕太阳的运动看成质点做匀速圆周运动把行星绕太阳的运动看成质点做匀速圆周运动,根据牛顿运动定根据牛顿运动定律和开普勒定律讨论行星与太阳间的引力大小和方向律和开普勒定律讨论行星与太阳间的引力大小和方向,体会物理模体会物理模型在物理学发展过程中的作用型在物理学发展过程中的作用,培养逻辑推理能力培养逻辑推理能力.2.通过月通过月地检验地检验,理解地面上物体所受的重力与天体间的引力是理解地面上物体所受的重力与天体间的引力是同一性质的力同一性质的力,且遵循相同的规律且遵循相同的规律,感悟统一性观念促使牛顿完成了感悟统一性观念促使牛顿
2、完成了物理学史上的第一次大综合物理学史上的第一次大综合,培养科学探究能力培养科学探究能力.3.通过史实通过史实,了解万有引力定律得出的思路和过程了解万有引力定律得出的思路和过程,知道任何物体间知道任何物体间都存在着万有引力都存在着万有引力.掌握万有引力定律的公式及适用条件掌握万有引力定律的公式及适用条件,知道测定知道测定引力常量的意义引力常量的意义,能利用万有引力公式进行计算能利用万有引力公式进行计算,知道在科学规律发知道在科学规律发现过程中大胆猜想与严格求证的重要性现过程中大胆猜想与严格求证的重要性.2万有引力定律万有引力定律知识点一行星与太阳间的引力知识点一行星与太阳间的引力1.如如图所示
3、图所示,绳拴小球在光滑桌面上做匀速绳拴小球在光滑桌面上做匀速圆周运动圆周运动.球为什么不能滑离桌面球为什么不能滑离桌面?向心力向心力由什么力提供由什么力提供?向心力的大小如何向心力的大小如何?2.胡胡克克等等人人认认为为,行行星星绕绕太太阳阳运运动动是是因因为为行行星星受受到到了了,甚至证明了如果行星的轨道是圆形的甚至证明了如果行星的轨道是圆形的,它所受引力的大小跟行星到太阳距离的二它所受引力的大小跟行星到太阳距离的二次次方方.3.牛顿认为牛顿认为,使行星沿圆或椭圆运动使行星沿圆或椭圆运动,需要需要指指向向.的的力力,这个力应该就是太阳对这个力应该就是太阳对它它的的.于是于是,牛牛顿利用他的运
4、动定律把行顿利用他的运动定律把行星星的的与与太阳对它太阳对它的引力联系起来了的引力联系起来了.太阳对它的引力太阳对它的引力成反比成反比圆心或椭圆心或椭圆焦点圆焦点引力引力向心加速度向心加速度成正比成正比成反比成反比成正比成正比二者的连线二者的连线知识点二月知识点二月地检验地检验1.如何如何推理行星与太阳间、月球与地球间、地球与树上苹果推理行星与太阳间、月球与地球间、地球与树上苹果间的作用力是同一种性质的力间的作用力是同一种性质的力?.2.在在牛牛顿顿的的时时代代,人人们们已已经经比比较较精精确确地地测测得得地地球球半半径径R=6.37106m,月球中心到地球中心的距离月球中心到地球中心的距离r
5、=3.8108m,月球绕月球绕地球的公转周期地球的公转周期T=27.3d=2.36106s,自由落体加速度自由落体加速度g为为9.8m/s2.如何根据这些数据验证行星与太阳间、月球与地如何根据这些数据验证行星与太阳间、月球与地球间、地球与树上苹果间的作用力就是同一种性质的力球间、地球与树上苹果间的作用力就是同一种性质的力?3.请总结出月请总结出月地检验所使用的科学探究思路地检验所使用的科学探究思路.答案答案:(1)提出问题提出问题;(2)猜想和假设猜想和假设(推理推理);(3)基于证据得出结论基于证据得出结论(验证验证).1.内容内容:自然界自然界中中两两个物体都相互吸引个物体都相互吸引,引力
6、的方向引力的方向在它们在它们的的上上,引力的大小与物体的质量引力的大小与物体的质量m1和和m2的的乘乘积积、与它们之间距离与它们之间距离r的的二次方二次方.知识点三万有引力定律知识点三万有引力定律任何任何连线连线成正比成正比成反比成反比2.公式公式:F=,其中其中G是比例系数是比例系数,叫作叫作.引力常量引力常量知识点四引力常量知识点四引力常量1.牛顿得出万有引力定律一百多年以后牛顿得出万有引力定律一百多年以后,物理学家物理学家.通过通过实验测量了几个铅球之间的引力实验测量了几个铅球之间的引力,推算出了引力常量推算出了引力常量G的的数值数值.通常取通常取G=.2.引力常量的普适性成引力常量的普
7、适性成了了正确性正确性的有力证据的有力证据.卡文迪什卡文迪什6.6710-11Nm2/kg2万有引力定律万有引力定律小小试试身手身手判断下列说法的正误并和同学交流判断下列说法的正误并和同学交流(正确的打正确的打“”,错误的错误的打打“”).).探究一探究一万有引力定律的理解万有引力定律的理解问题情境问题情境答案答案:甲同学的理解是错误的甲同学的理解是错误的,乙同学的理解是正确的乙同学的理解是正确的.从数学从数学的角度看的角度看,两位同学的理解都有道理两位同学的理解都有道理;但从物理的角度看但从物理的角度看,物体物体都有一定的形状和大小都有一定的形状和大小,两物体间的距离两物体间的距离r趋于趋于
8、0是无法做到的是无法做到的,这说明万有引力定律是有适用条件的这说明万有引力定律是有适用条件的.2.自然界中任何两个物体之间都存在引力自然界中任何两个物体之间都存在引力,为什么我们感觉为什么我们感觉不到旁边同学的引力不到旁边同学的引力?请通过计算加以说明请通过计算加以说明.假设两人的质量均为假设两人的质量均为50kg,两人相距两人相距0.5m,g取取9.8m/s2,G=6.6710-11Nm2/kg2.过程建构过程建构1.万有引力公式的适用条件万有引力公式的适用条件.(1)两个质点间两个质点间(两个物体距离很大时两个物体距离很大时,可以把物体看作质点可以把物体看作质点).(2)两个质量分布均匀的
9、球体两个质量分布均匀的球体(或球壳或球壳)间间,可以认为质量集中在球可以认为质量集中在球心处心处,其中其中r为两个球心间的距离为两个球心间的距离,这是一种等效的简化处理方法这是一种等效的简化处理方法.(3)一个质量分布均匀的球体一个质量分布均匀的球体(或球壳或球壳)与球外一个质点间与球外一个质点间,r为球为球心到质点的距离心到质点的距离.(4)当研究对象不能被看成质点时当研究对象不能被看成质点时,可以假想把物体分割成无数可以假想把物体分割成无数个质点个质点,求出物体上每个质点与另一个物体上所有质点的万有引求出物体上每个质点与另一个物体上所有质点的万有引力力,然后求合力然后求合力.2.万有引力的
10、特性万有引力的特性.(1)普遍性普遍性:万有引力定律的发现实现了物理学史上的第一次大万有引力定律的发现实现了物理学史上的第一次大统一统一“地上物理学地上物理学”和和“天上物理学天上物理学”的统一的统一.它表明天它表明天体运动和地面上物体的运动遵从相同的规律体运动和地面上物体的运动遵从相同的规律.万有引力存在于万有引力存在于宇宙中任何两个有质量的物体之间宇宙中任何两个有质量的物体之间(天体间、地面物体间、微天体间、地面物体间、微观粒子间观粒子间).(2)相互性相互性:两个物体间相互作用的引力是一对作用力和反作用两个物体间相互作用的引力是一对作用力和反作用力力,符合牛顿第三定律符合牛顿第三定律.(
11、3)宏观性宏观性:天体间万有引力很大天体间万有引力很大,它是支配天体运动的原因它是支配天体运动的原因.地面地面物体间、微观粒子间的万有引力很小物体间、微观粒子间的万有引力很小,不足以影响物体的运动不足以影响物体的运动,常忽略不计常忽略不计.解析解析:当把物体放在球心处时当把物体放在球心处时,就不能再把地球看成质量集中就不能再把地球看成质量集中在地心处的质点在地心处的质点.可将地球分成无数块可将地球分成无数块,每一块对物体都有万每一块对物体都有万有引力作用有引力作用,根据力的对称性知物体与地球各块间的万有引根据力的对称性知物体与地球各块间的万有引力的合力为力的合力为0.答案答案:A【典例典例2】
12、两个大小相同的实心小铁球紧靠在一起】两个大小相同的实心小铁球紧靠在一起,它们之它们之间的万有引力为间的万有引力为F.若将两个用同种材料制成的半径是小铁若将两个用同种材料制成的半径是小铁球球2倍的实心大铁球紧靠在一起倍的实心大铁球紧靠在一起,则两个大铁球之间的万有则两个大铁球之间的万有引力引力为为()A.2FB.4FC.8FD.16F答案答案:D对万有引力公式中物理量的理解对万有引力公式中物理量的理解(1)计算两质量分布均匀的球体间的万有引力计算两质量分布均匀的球体间的万有引力,r是两个球体是两个球体球心的距离球心的距离.(2)球的半径变为原来的球的半径变为原来的2倍倍,两球心之间距离、球体的质
13、量两球心之间距离、球体的质量同时改变同时改变.答案答案:25 23填补法求解万有引力填补法求解万有引力(1)万有引力定律只适用于求质点间的万有引力万有引力定律只适用于求质点间的万有引力.(2)在质量分布均匀的实心球中挖去小球后其质量分布不在质量分布均匀的实心球中挖去小球后其质量分布不再均匀再均匀,不可再随意视为质点处理不可再随意视为质点处理.(3)可以采用先填补后运算的方法计算万有引力大小可以采用先填补后运算的方法计算万有引力大小.探究探究二万有引力与重力的关系二万有引力与重力的关系问题情境问题情境我们在学习重力时是这样定义重力概念的我们在学习重力时是这样定义重力概念的:“由于地球的吸由于地球
14、的吸引而使物体受到的力叫作重力引而使物体受到的力叫作重力.”那么那么,重力就是地球对物体重力就是地球对物体的万有引力吗的万有引力吗?它们之间有什么关系它们之间有什么关系?过程建构过程建构【典例【典例4】一物体在地球表面重】一物体在地球表面重16N,地面上重力加速度为地面上重力加速度为10m/s2.它在以它在以5m/s2的加速度加速上升的火箭中的视重为的加速度加速上升的火箭中的视重为9N,则此火箭离地球表面的距离是地球半径的则此火箭离地球表面的距离是地球半径的(忽略地球自忽略地球自转转)()A.2倍倍B.3倍倍C.4倍倍D.一一半半解析解析:设此时火箭上升到离地球表面高度为设此时火箭上升到离地球
15、表面高度为h处处,火箭上物体火箭上物体的视重等于物体受到的支持力的视重等于物体受到的支持力FN,物体受到的重力为物体受到的重力为mg,g是是h高处的重力加速度高处的重力加速度,由牛顿第二定律得由牛顿第二定律得答案答案:B课堂评价课堂评价答案答案:AB答答案案:D2.(2022广东广州广东广州)下列说法正确的下列说法正确的是是()A.开普勒研究了行星运动得出了开普勒三大定律开普勒研究了行星运动得出了开普勒三大定律,并发现了并发现了万有引力定律万有引力定律B.相同时间内相同时间内,火星与太阳连线扫过的面积等于地球与太阳连火星与太阳连线扫过的面积等于地球与太阳连线扫过的面积线扫过的面积C.所有的行星
16、都在同一椭圆轨道上绕太阳运动所有的行星都在同一椭圆轨道上绕太阳运动D.卡文迪什利用扭秤实验测出了万有引力常量卡文迪什利用扭秤实验测出了万有引力常量G的大小的大小3.(多选多选)关于引力常量关于引力常量G,下列说法正确的是下列说法正确的是()A.G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.引力常量引力常量G的大小与两物体质量的乘积成反比的大小与两物体质量的乘积成反比,与两物体间与两物体间距离的二次方成正比距离的二次方成正比C.引力常量引力常量G在数值上等于两个质量都是在数值上等于两个质量都是1kg的可视为质点的可视为质点的物体相距的物体相距1m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,其值大小与单位制的选择无关其值大小与单位制的选择无关答案答案:AC4.如图所示如图所示,操场两边放着半径分别为操场两边放着半径分别为r1、r2,质量分别为质量分别为m1、m2的篮球和足球的篮球和足球,二者的间距为二者的间距为r,则两球间的万有引力大小则两球间的万有引力大小为为()答案答案:D答案答案:C6.地球质量大约是月球质量的地球质量大
