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1、第第6章章 万有引力与航天万有引力与航天人教版物理第第6章章 万有引力与航天万有引力与航天人教版物理第第6章章 万有引力与航天万有引力与航天人教版物理*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*理解地面上物体所受重力与天体间的引力是同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一性质的力*掌握万有引力定律的适用条件及特点掌握万有引力定律的适用条件及特点*会用万有引力定律解决有关实际问题会用万有引力定律解决有关实际问题第第6章章 万有引力与航天万有引力与航天人教版物理第第6章章 万有引力与航天万有引力与航天人教版物理第第6章章 万有引力与航天万有引力与航天人教版物理
2、1666年年夏夏末末一一个个温温暖暖的的傍傍晚晚，在在英英格格兰兰林林肯肯郡郡乌乌尔尔斯斯索索普普，一一个个腋腋下下夹夹着着一一本本书书的的年年轻轻人人走走进进他他母母亲亲家家的的花花园园里里，坐坐在在一一棵棵树树下下，开开始始埋埋头头读读他他的的书书当当他他翻翻动动书书页页时时，他他头头顶顶的的树树枝枝中中有有样样东东西西晃晃动动起起来来，一一只只历历史史上上最最著著名名的的苹苹果果落落了了下下来来，打打在在23岁岁的的伊伊萨萨克克牛牛顿顿的的头头上上，恰恰巧巧在在那那天天，牛牛顿顿正正苦苦苦苦思思索索着着一一个个问问题题：是是什什么么力力量量使使月月球球保保持持在在环环绕绕地地球球运运行行
3、的的轨轨道道上上，以以及及使使行行星星保保持持在在其其环环绕绕太太阳阳运运行行的的轨轨道道上上？为为什什么么这这只只打打中中他他脑脑袋袋的的苹苹果果会会坠坠落落到到地地上上？(如如上上图图所所示示)正正是是从从思思考考这这一一问问题题开开始始，他他找找到到了了这这些些问问题题的的答答案案万有引力定律万有引力定律第第6章章 万有引力与航天万有引力与航天人教版物理第第6章章 万有引力与航天万有引力与航天人教版物理1假假定定维维持持月月球球绕绕地地球球运运动动的的力力与与使使得得苹苹果果下下落落的的力力真真的的是是同同一一种种力力，同同样样遵遵从从_的的定定律律，那那么么，由由于于月月球球轨轨道道半
4、半径径约约为为地地球球半半径径的的60倍倍，所所以以月月球球轨轨道道上上一一个个物物体体受受到到的的引引力力是是在在地地球球上上的的_倍倍根根据据牛牛顿顿第第二二定定律律，物物体体在在月月球球轨轨道道上上运运动动的的加加速速度度(月月球球_加加速速度度)是是它它在在地地面面附附近近下下落落时时的的加加速速度度(_加加速速度度)的的_倍倍根根据据牛牛顿顿时时代代测测出出的的月月球球公公转转周周期期和和轨轨道道半半 径径 ， 检检 验验 的的 结结 果果 是是 _与与_，真的是同一种力，真的是同一种力第第6章章 万有引力与航天万有引力与航天人教版物理2自自然然界界中中任任何何两两个个物物体体都都_
5、，引引力力的的大大小小与与_正正比比，与与_成成反反比比其其中中G叫叫_，数数值值为为_，它它是是英国物理学家英国物理学家_在实验室利用扭秤实验测得的在实验室利用扭秤实验测得的3万万有有引引力力定定律律的的发发现现，是是17世世纪纪自自然然科科学学最最伟伟大大的的成成果果之之一一它它把把地地面面上上_规规律律和和_规规律律统统一一了了起起来来，对对以以后后物物理理学学和和天天文文学学的的发发展展具具有有深深远远的的影影响响它它第第一一次次揭揭示示了了_规规律律，在在人人类类认识自然的历史上树立了一座里程碑认识自然的历史上树立了一座里程碑第第6章章 万有引力与航天万有引力与航天人教版物理第第6章
6、章 万有引力与航天万有引力与航天人教版物理第第6章章 万有引力与航天万有引力与航天人教版物理(1)牛牛顿顿的的猜猜想想：地地球球与与太太阳阳之之间间的的吸吸引引力力与与地地球球对对周周围物体的引力可能是同一种力，遵循相同的规律围物体的引力可能是同一种力，遵循相同的规律(2)猜猜想想的的依依据据：行行星星与与太太阳阳之之间间的的引引力力使使行行星星不不能能飞飞离离太太阳阳，物物体体与与地地球球之之间间的的引引力力使使物物体体不不能能离离开开地地球球；在在离离地地面面很很高高的的距距离离内内，都都不不会会发发现现重重力力有有明明显显的的减减弱弱，那那么这个力必定延伸到很远的地方么这个力必定延伸到很
7、远的地方第第6章章 万有引力与航天万有引力与航天人教版物理(3)检检验验的的思思想想：如如果果猜猜想想正正确确，月月球球在在轨轨道道上上运运动动的的向向心心加加速速度度与与地地面面重重力力加加速速度度的的比比值值，应应该该等等于于地地球球半半径径平平方与月球轨道半径平方之比，即方与月球轨道半径平方之比，即1/3600.(4)检检验验的的结结果果：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地球的引力是同一种力受地球的引力是同一种力.第第6章章 万有引力与航天万有引力与航天人教版物理第第6章章 万有引力与航天万有引力与航天人教版物理(3)万有引力定律适用的条件万有引力定律适用
8、的条件严格地说，万有引力定律只适用于质点的相互作用严格地说，万有引力定律只适用于质点的相互作用两两个个质质量量分分布布均均匀匀的的球球体体或或球球壳壳间间的的相相互互作作用用，也也可可用用万万有有引引力力定定律律计计算算，其其中中r是是两两个个球球体体或或球球壳壳的的球球心心间间的的距离距离如如果果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，物物体体可可看看成成质质点点，公公式式可可近近似似适适用用，其其中中r为为两两物物体体质质心心间间的距离的距离第第6章章 万有引力与航天万有引力与航天人教版物理特别提醒：特别提醒：(1)任何物体间的万有引力都是同种性质
9、的力任何物体间的万有引力都是同种性质的力(2)任任何何有有质质量量的的物物体体间间都都存存在在万万有有引引力力，一一般般情情况况下下，质质量量较较小小的的物物体体之之间间万万有有引引力力忽忽略略不不计计，只只考考虑虑天天体体间间或或天天体对放入其中的物体的万有引力体对放入其中的物体的万有引力第第6章章 万有引力与航天万有引力与航天人教版物理第第6章章 万有引力与航天万有引力与航天人教版物理答案：答案：A第第6章章 万有引力与航天万有引力与航天人教版物理(1)万万有有引引力力的的普普遍遍性性万万有有引引力力不不仅仅存存在在于于星星球球间间，任任何何客客观观存存在在的的有有质质量量的的物物体体之之
10、间间都都存存在在着着这这种种相相互互吸吸引引力力(2)万万有有引引力力的的相相互互性性两两个个物物体体相相互互作作用用的的引引力力是是一一对对作作用用力力和和反反作作用用力力，它它们们大大小小相相等等，方方向向相相反反，分分别别作作用用在两个物体上在两个物体上第第6章章 万有引力与航天万有引力与航天人教版物理(3)万万有有引引力力的的宏宏观观性性在在通通常常情情况况下下，万万有有引引力力非非常常小小，只只有有在在质质量量巨巨大大的的星星球球间间或或天天体体与与天天体体附附近近的的物物体体间间，它它的的存存在在才才有有实实际际的的物物理理意意义义，故故在在分分析析地地球球表表面面物物体体受受力力
11、时，不考虑其他物体对它的万有引力时，不考虑其他物体对它的万有引力(4)万万有有引引力力的的特特殊殊性性两两个个物物体体间间的的万万有有引引力力只只与与它它们们本本身身的的质质量量有有关关，与与它它们们之之间间的的距距离离有有关关而而与与所所在在空空间间的性质无关的性质无关第第6章章 万有引力与航天万有引力与航天人教版物理你你能能立立即即回回答答出出你你对对地地球球的的引引力力是是多多大大吗吗？假假设设你你身身体体的质量是的质量是60kg.答案：答案：588N解析：解析：我对地球的引力大小等于我的体重我对地球的引力大小等于我的体重588N.因因为为体体重重为为mg609.8N588N，而而我我的
12、的体体重重即即我我所所受受的的重重力力，近近似似等等于于地地球球对对我我的的引引力力，又又根根据据牛牛顿顿第第三三定定律律知知，地地球球对对我我的的引引力力和和我我对对地地球球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，大小应当相等，所以，我对地球的引力等于我的体重大小应当相等，所以，我对地球的引力等于我的体重588N.第第6章章 万有引力与航天万有引力与航天人教版物理(1)1789年年，英英国国物物理理学学家家卡卡文文迪迪许许用用“扭扭秤秤实实验验”(如如图所示图所示)比较准确地测出了比较准确地测出了G的数值的数值(2)标标 准准 值值 G 6.6725910 11Nm2/kg
13、2， 通通 常常 取取 G6.671011Nm2/kg2.第第6章章 万有引力与航天万有引力与航天人教版物理如如图图所所示示，一一位位果果农农挑挑着着两两筐筐质质量量均均为为30kg的的苹苹果果设设两两筐筐苹苹果果质质心心间间的的距距离离为为2m，请请用用万万有有引引力力定定律律计计算算它它们们之间的万有引力之间的万有引力(G取取6.671011Nm2/kg2)第第6章章 万有引力与航天万有引力与航天人教版物理答案：答案：1.5108N第第6章章 万有引力与航天万有引力与航天人教版物理物物体体的的重重力力并并不不等等于于万万有有引引力力，但但物物体体的的重重力力和和地地球球对对该该物物体体的的
14、万万有有引引力力差差别别很很小小，物物体体的的重重力力是是地地球球对对物物体体的的万万有有引引力力的的一一个个分分力力，万万有有引引力力F的的另另一一个个分分力力F1是是使使物物体体随随地地球球自自转转做做匀匀速速圆圆周周运运动动所所需需的的向向心心力力，越越靠靠近近赤赤道道(纬纬度度越越低低)，如如图图所所示示，物物体体绕绕地地轴轴随随地地球球一一起起运运动动的的向向心心力力F1就就越越大大，重重力力就就越越小小；反反之之，越越靠靠近近地地球球两两极极(纬纬度度越越高高)，物物体体绕绕地地轴轴随随地地球球一一起起运运动动的的向向心心力力F1就就越越小小，重重力力就就越越大大在两极，重力等于万
15、有引力在两极，重力等于万有引力第第6章章 万有引力与航天万有引力与航天人教版物理第第6章章 万有引力与航天万有引力与航天人教版物理第第6章章 万有引力与航天万有引力与航天人教版物理第第6章章 万有引力与航天万有引力与航天人教版物理D两两个个物物体体间间的的引引力力总总是是大大小小相相等等，方方向向相相反反的的，是是一对平衡力一对平衡力解解析析：引引力力常常量量G值值是是由由英英国国物物理理学学家家卡卡文文迪迪许许运运用用构构思思巧巧妙妙的的“精精密密”扭扭秤秤实实验验测测定定出出来来的的，所所以以选选项项A正正确确两两个个物物体体之之间间的的万万有有引引力力是是一一对对作作用用力力与与反反作作
16、用用力力，它它们们总总是是大大小小相相等等，方方向向相相反反，分分别别作作用用在在两两个个物物体体上上，所所以以选选项项C正确正确答案：答案：AC第第6章章 万有引力与航天万有引力与航天人教版物理点点评评：如如果果对对万万有有引引力力定定律律只只适适用用于于质质点点这这一一条条件件缺缺乏乏深深刻刻理理解解(或或根根本本不不注注意意适适用用条条件件)，往往往往不不能能认认识识当当两两物物体体间间的的距距离离r趋趋于于零零时时，这这两两个个物物体体不不能能看看做做质质点点，万万有有引引力力定律不适用于此种情况，就容易盲目套用定律错选定律不适用于此种情况，就容易盲目套用定律错选B.第第6章章 万有引
17、力与航天万有引力与航天人教版物理第第6章章 万有引力与航天万有引力与航天人教版物理答案：答案：C第第6章章 万有引力与航天万有引力与航天人教版物理第第6章章 万有引力与航天万有引力与航天人教版物理(四四川川西西充充中中学学高高一一检检测测)设设想想人人类类开开发发月月球球，不不断断把把月月球球上上的的矿矿藏藏搬搬运运到到地地球球上上，假假定定经经过过长长时时间间开开采采后后，地地球球仍仍可可看看作作是是均均匀匀的的球球体体，月月球球仍仍沿沿开开采采前前的的圆圆周周轨轨道道运运动动，则则与开采前相比与开采前相比()A地球与月球间的万有引力将变大地球与月球间的万有引力将变大B地球与月球间的万有引力
18、将变小地球与月球间的万有引力将变小C月球绕地球运动的周期将变大月球绕地球运动的周期将变大D月球绕地球运动的周期将变短月球绕地球运动的周期将变短第第6章章 万有引力与航天万有引力与航天人教版物理因因为为m1m和和m2m之之和和是是常常数数，所所以以二二者者相相等等时时之之积积最最大大因因为为m1m2，故故随随矿矿藏藏搬搬运运m1m与与m2m之之差增大，其二者乘积减小，差增大，其二者乘积减小，B正确正确第第6章章 万有引力与航天万有引力与航天人教版物理第第6章章 万有引力与航天万有引力与航天人教版物理答案：答案：BD第第6章章 万有引力与航天万有引力与航天人教版物理(兰兰州州高高一一检检测测)地地
19、球球质质量量大大约约是是月月球球质质量量的的81倍倍，一一个个飞飞行行器器在在地地球球与与月月球球之之间间，当当地地球球对对它它的的引引力力和和月月球球对对它它的的引引力力大大小小相相等等时时，飞飞行行器器距距月月球球球球心心的的距距离离与与月月球球球球心心距距地球球心之间的距离之比为地球球心之间的距离之比为()A1：9 B9 ：1C1 ：10 D10 ：1答案：答案：C第第6章章 万有引力与航天万有引力与航天人教版物理第第6章章 万有引力与航天万有引力与航天人教版物理第第6章章 万有引力与航天万有引力与航天人教版物理解解析析：在在地地面面附附近近的的物物体体，所所受受重重力力近近似似等等于于
20、物物体体所所受受到的万有引力到的万有引力取取测测试试仪仪为为研研究究对对象象，其其先先后后受受力力如如图图(甲甲)(乙乙)所所示示，据物体的平衡条件有据物体的平衡条件有FN1mg1，g1g，第第6章章 万有引力与航天万有引力与航天人教版物理第第6章章 万有引力与航天万有引力与航天人教版物理第第6章章 万有引力与航天万有引力与航天人教版物理一一行行星星探探测测器器从从所所探探测测的的行行星星表表面面垂垂直直升升空空，探探测测器器的的质质量量是是1500kg，发发动动机机推推力力为为恒恒力力，升升空空途途中中发发动动机机突突然然关关闭闭如如图图所所示示为为探探测测器器速速度度随随时时间间的的变变化
21、化图图象象，其其中中A点点对对应应的的时时刻刻tA9s，此此行行星星半半径径为为6103km，引引力力恒恒量量G6.671011Nm2/kg2.求：求：第第6章章 万有引力与航天万有引力与航天人教版物理(1)探测器在该行星表面达到的最大高度；探测器在该行星表面达到的最大高度；(2)该行星表面的重力加速度；该行星表面的重力加速度；(3)发动机的推力；发动机的推力；(4)距此行星高距此行星高h6103km处的重力加速度处的重力加速度答案：答案：(1)1200m(2)6.0m/s2(3)2.5104N(4)2.45m/s2第第6章章 万有引力与航天万有引力与航天人教版物理第第6章章 万有引力与航天万有引力与航天人教版物理第第6章章 万有引力与航天万有引力与航天人教版物理第第6章章 万有引力与航天万有引力与航天人教版物理第第6章章 万有引力与航天万有引力与航天人教版物理同学们同学们来学校和回家的路上要注意安全第第6章章 万有引力与航天万有引力与航天人教版物理同学们同学们来学校和回家的路上要注意安全
