《高一物理第六章万有引力与航天《三、万有引力定律》学案》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高一物理第六章万有引力与航天《三、万有引力定律》学案（4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三万有引力定律学案班级 姓名 时期：【学习目标】1了解万有引力定律得出的思路和过程，理解“月地检验”的论证过程和科学思想方法；2理解地面上物体所受重力与天体间的引力是同一性质的力；3理解万有引力定律的内容、适用条件及特点；4理解引力常量的含义，知道卡文迪许实验证明了万有引力的存在及正确性；5会用万有引力定律解决有关实际问题。【学习内容】一牛顿的假想及依据二“月地检验”的论证过程及科学思想方法1论证过程2科学思想方法三万有引力定律1内容：2表达式：3适用条件：4应用：四引力常量 国物理学家 在实验室里比较准确地得出了G的数值，公认标准值为G= ，【例题讨论】1（课本题）既然任
2、何两个物体间都存在着引力，为什么当两个人接近时他们不会吸引在一起？我们通常分析物体的受力时是否需要考虑物体间的万有引力？请根据实际中的情况，假设合理的数据，通过计算说明以上两个问题。2已知地球质量大约是M=6.01024kg，地球半径为R=6370km，地球表面的重力加速度g=9.8m/s2.求：（1）地球表面一质量为10kg物体受到的万有引力？（2）地球表面一质量为10kg物体受到的重力？（3）比较万有引力和重力？3（重点）假设火星和地球都是均匀的球体，火星的质量M火和地球的质量M地之比为P,半径之比为q，那么离火星表面R火处的重力加速度与离地球表面R地处的重力加速度之比为多少？4(较难)宇
3、航员站在一星球表面上的某高处，沿水平方向抛出一个小球，经过时间t，小球落到星球表面，测得抛出点与落地点之间的距离为L，若抛出时的初速度增大到2倍，则抛出点与落地点之间的距离为L，已知两落地点在同一水平面上，该星球的半径为R，引力常量为G，求该星球的质量M。【课堂训练】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F=G m1 m2/r2，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；Cm1和m2所受引力大小总是相等，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
4、衡力。2设地球表面物体的重力加速度为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g/g0为（ ）A1B1/9C1/4D1/163地球对月球具有相当大的万有引力，为什么它们不靠在一起，其原因是（ ）A不仅地球对月球有万有引力，而且月球对地球也有万引力，这两个力大小相等，方向相反，互相平衡了B地球对月球的引力还不算大C不仅地球对月球有万有引力，而且太阳系里其他星球对月球也有万有引力，这些力的合力等于零D万有引力提供向心力不断改变月球的运动方向，使得月球绕地球运行4质量为60kg的宇航员，他在离地面高度等于地球半径的圆形轨道上绕地球运行时，他所受地球吸引力为多少
5、？这时他对卫星中座椅的压力为多大？（设地面上重力加速度为g=9.8m/s2）5一卫星绕某行星做匀速圆周运动，已知行星表面的重力加速度为g行，行星的质量M与卫星的质量m之比M/m=81。行星的半径R行与卫星的半径R卫之比R行/R卫=3.6，行星与卫星之间的距离r与行星的半径R行之比r/R行=60。设卫星表面的重力加速度为g卫，则在卫星表面有：Gmm0/r2=m0g卫经过计算得出：卫星表面的重力加速度为行星表面的重力加速度的三千六百分之一，上述结论是否正确？若正确，列式证明；若错误，求出正确结果。【课后作业】1下列说法正确的是（ ）A万有引力定律适用于天体，不适用于地面上的物体B万有引力定律对质量
6、大的物体适用，对质量小的物体不适用。C万有引力的大小跟两个物体的质量的乘积成正比，跟它们的距离的平方成反比D引力常是G是由实验测得的，而不是人为规定的2发现万有引力定律和测出引力常数的科学家分别是（ ）A开普勒、卡文迪许B牛顿、伽利略C牛顿、卡文迪许D开普勒、伽利略3两个大小相同的实心小铁球紧靠在一起，它们之间的万有引力为F，若两个半径是小铁球2倍的实心大铁球紧靠在一起，则它们之间的万有引力为（ ）A2FB4FC8FD16F4两行星A和B绕同一恒星做匀速圆周运动，若它们的质量关系为mA=2mB，轨道半径之比为RB=2RA，则：A与B绕恒星公转的加速度之比为 ，周期之比 ，线速度之比为 ，角速度
7、之比为 。5（课本题）大麦哲伦云和小麦哲伦云是银河系外离地球最近的星系(很遗憾，在北半球看不见)。大麦哲伦云的质量为太阳质量的1010倍，即2.01040kg,小麦哲伦云的质量为太阳质量为109倍，两者相距5104光年，求它们之间的引力。光年是长度单位，是光在真空中一年传播的距离。 6（课本题）一个质子由两个u夸克和一个1d夸克组成。一个夸克的质量是7.110-30kg,求两个夸克相距1.010-16m时的万有引力。7火星的半径是地球半径的一半，火星的质量约为地球质量的1/9，那么地球表面100kg的宇航员在火星表面的重力为多大？取地球表面的重力加速度 g=9.8m/s2。8某星球的质量约为地
8、球质量为9倍，半径约为地球的一半，则该星球表面处的重力加速度为地球表面处重力加速度的多少倍？若从地球上高h处平抛一物体，射程为15m，则在该星球上从同样的高度以同样的初速度平抛该物体，其射程为多少？9卡文迪许测出万有引力常量后，人们就能计算地球的质量，现公认的引力常是G=6.6710-11Nm2/kg2，请你利用引力常量、地球半径R=6371km和地面重力加速度g=9.8m/s2，估算地球的质量。第六章万有引力与航天三万有引力定律时期：2010.4.16【教学目标】1了解万有引力定律得出的思路和过程，理解“月地检验”的论证过程和科学思想方法；2理解地面上物体所受重力与天体间的引力是同一性质的力
9、；3理解万有引力定律的内容、适用条件及特点；4理解引力常量的含义，知道卡文迪许实验证明了万有引力的存在及正确性，使万有引力定律可以定量计算并推动了天文学的发展；5会用万有引力定律解决有关实际问题。6领略到自然界的奇妙与和谐，感悟到复杂自然现象背后隐藏着简洁规律的科学之美；认识到科学研究的长期性、连续性及艰巨性。【教学重点】1理解“月地检验”的论证过程和科学思想方法2理解万有引力定律的内容、适用条件及特点及应用。【教学难点】理解“月地检验”的论证过程和思想方法。【教学过程】一导入新课上节课我们学习了太阳与行星间的引力，用圆轨道代替椭圆轨道根据牛顿第二、三定律和圆周运动的向心加速度知识、开普勒第三
10、定律（周期定律）推导出了太阳与行星之间引力的规律，这个引力规律的内容是什么？什么含义？利用的主要关系式是什么？ F=GMm/r2，太阳与行星之间的作用力规律可以完全解释行星的运动了，但是还可以进一步设想：既然是行星与太阳之间的引力使得行星不能飞离太阳，那么是什么力使得地面的物体不能离开地球，总要落回地面呢？也就是说，地球与太阳之间的吸引力会不会与地球吸引苹果的力是同一种力呢？介绍：胡克等人认为，行星围绕太阳运动是因为受到了太阳对它的引力，甚至证明了如果行星的轨道是圆形的，它所受的引力的大小跟行星到太阳的距离的二次方成反比.但是他们无法证明在椭圆轨道下，引力也遵循同样的规律，更没能严格地证明这种
11、引力的一般规律.牛顿在前人研究的基础上，凭借他超凡的数学能力证明了：如果太阳和行星间的引力与距离的二次方成反比，则行星的轨迹是椭圆.并且阐述了普遍意义下的万有引力定律。二新课教学（一）牛顿的假想及依据牛顿对天体和地球引力确实作过深入的思考，牛顿经过长期的研究思考，提出了他的假想：行星与太阳间的引力、地球吸引月球的力以及地球表面物体所受到的引力都是同一种性质的力，遵循同一个规律，即它们的大小都跟距离的二次方成反比。其理由之一是，即使在很高的地方，物体的重力都不会有明显的减弱，那么这个力会不会延伸到很远？会不会作用到月球上，也就是拉住月球使它绕地球运动的力与地面上物体所受的重力是同一种性质的力。牛
12、顿还提出过这样的理想实验：设想有一个小月球非常接近地球，以至于几乎触及地球上最高的山顶，那么使这个保持圆轨道运动的向心力当然应该等于它在山项处所受的重力，如果小月球突然停止做轨道运动，它就应该同山顶处的物体一样以相同的加速度下落，如果它所受的向心力不是重力，那么它将在这两种力作用下以更大的加速度下落，这与我们的经验不符，可见重力和月球所受的向心力是同一种性质的力。（二）“月地检验”在牛顿时代，重力加速度已经能够比较精确地测量，g=9.8m/s2，当时也能比较精确地测定月球和地球的距离（月球和地心的距离约是地球半径的60倍）和月球绕地球公转的周期（27.3天），如果月球受到地球的引力与地面上物体
13、受到的力是同一种力，也就是引力的大小与距离的二次方成反比，根据F=GMm/r2，a=GM/r2，可以算出月球绕地球做圆周运动的向心加速度应该为地面上物体重力加速度的1/602，根据引力规律计算得物体在月球轨道上运动的加速度a=g/602=2.2710-3m/s2，（作出示意图来说明）如果根据圆周运动知识，月球绕地球公转的向心加速度a=42r/T2=2.7410-3m/s2两者十分接近，为牛顿的假想提供有力的事实根据。说明：地球表面的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。应用了“猜想假设实验（事实）验证”的科学思想方法（三）万有引力定律1内容：既然行星与太阳之间、地球与月球之
14、间、地球与地面物体之间具有“与两个物体的质量成正比，与它们之间距离的二次方成反比”的吸引力，是否任意两个物体之间都有这样的力呢？很可能有，由是由于身边物体的质量比天体的质量小得多，不晚觉察罢了。于是人们又把以上结论推广到宇宙中的一切物体之间。万有引力定律：自然界中任何两个物体都相互吸引，引力的大小与物体的质量m1和m2的乘积成正比，与它们之间的距离r的二次方成反比，即2表达式：F=G m1 m2/r2式中质量、距离、力的单位分别是kg、m、N，G是比例系数，叫做引力常量，适用于任何两个物体。尽管这个推广十分自然，但还是要接受事实的检验，直到一百多年后，英国物理学家卡文迪许的扭称实验证实万有引力并测出引力常量G，它才成为科学史上最伟大的定律之一。3适用条件（1）万有引力定律适用于计算两个质点间的万有引力，当两个物体间的距离比它们自身的尺寸大得多时，可以把两个物体当作质点，应用万有引力定律进行计算。（2）对于质量均匀的球体，仍可心用万有引力定律，公式中的r 为球心之间的距离。4应用：（1）引力（2）应用
