《高中物理课时讲练通配套课件：3.1《万有引力定律》（粤教版必修2）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中物理课时讲练通配套课件：3.1《万有引力定律》（粤教版必修2）（56页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、一、对开普勒定律的进一步理解一、对开普勒定律的进一步理解1.1.从空间分布认识从空间分布认识: :行星的轨道都是椭行星的轨道都是椭圆圆, ,所有椭圆有一个共同的焦点所有椭圆有一个共同的焦点, ,太阳太阳就在此焦点上就在此焦点上. .因此第一定律又叫椭圆轨道定律因此第一定律又叫椭圆轨道定律, ,如图如图所示所示. .意意义义: :第第一一定定律律告告诉诉我我们们, ,尽尽管管各各行行星星的的轨轨道道大大小小不不同同, ,但但它它们们的的共共同同规规律律是是: :所所有有行行星星都都沿沿椭椭圆圆轨轨道道绕绕太太阳阳运运动动, ,太太阳阳则则位位于于所所有有椭椭圆圆的的一一个个公公共共焦焦点点上上.
2、 .否否定定了了行行星星圆圆形形轨轨道道的的说法，建立了正确的轨道理论，给出了太阳准确的位置说法，建立了正确的轨道理论，给出了太阳准确的位置. .2.2.从速度大小认识从速度大小认识: :行星靠近太阳时速行星靠近太阳时速度增大度增大, ,远离太阳时速度减小远离太阳时速度减小. .近日点近日点速度最大，远日点速度最小速度最大，远日点速度最小. .因此第因此第二定律又叫面积定律二定律又叫面积定律, ,如图所示如图所示. .3.3.对对 的认识的认识: :第三定律反映了行第三定律反映了行星公转周期跟轨道半长轴之间的关系星公转周期跟轨道半长轴之间的关系. .椭圆轨道半长轴越长的行星椭圆轨道半长轴越长的
3、行星, ,其公转周其公转周期越大期越大; ;反之反之, ,其公转周期越小其公转周期越小. .在图在图中中, ,半长轴是半长轴是ABAB间距的一半间距的一半,T,T是公转周期是公转周期. .其中常数其中常数k k与行星与行星无关，只与太阳有关无关，只与太阳有关. .因此第三定律又叫周期定律，如图所因此第三定律又叫周期定律，如图所示示. . 开普勒三定律是行星绕太阳运动的总结定开普勒三定律是行星绕太阳运动的总结定律，实践表明该定律也适用于其他天体的运动，如月球绕律，实践表明该定律也适用于其他天体的运动，如月球绕地球运动、卫星绕木星运动，甚至是人造卫星绕地球运动地球运动、卫星绕木星运动，甚至是人造卫
4、星绕地球运动等等. .【典典例例1 1】(2011(2011温温州州高高一一检检测测)()(双双选选) )关关于于行行星星绕绕太太阳阳运运动，下列说法正确的是动，下列说法正确的是( )( )A.A.行行星星在在椭椭圆圆轨轨道道上上绕绕太太阳阳运运动动的的过过程程中中，其其速速度度与与行行星星和和太太阳阳之之间间的的距距离离有有关关，距距离离小小时时速速度度小小，距距离离大大时时速速度度大大B.B.所所有有行行星星在在椭椭圆圆轨轨道道上上绕绕太太阳阳运运动动，太太阳阳在在椭椭圆圆轨轨道道的的一个焦点上一个焦点上C.C.所有行星绕太阳运动的周期都是相等的所有行星绕太阳运动的周期都是相等的D.D.行
5、行星星之之所所以以在在椭椭圆圆轨轨道道上上绕绕太太阳阳运运动动，是是由由于于太太阳阳对对行行星的引力作用星的引力作用 【解题指导解题指导】求解本题应把握以下三点：求解本题应把握以下三点：【标准解答标准解答】选选B B、D.D.由开普勒第一定律知所有行星绕太阳由开普勒第一定律知所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上，运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上，B B正确；正确；由开普勒第二定律知行星离太阳距离小时速度大，距离大由开普勒第二定律知行星离太阳距离小时速度大，距离大时速度小，时速度小，A A错误；由开普勒第三定律知所有行星的半长轴错误；由开普勒第三定律知所有行星的
6、半长轴的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等，的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等，C C错误；错误；行星绕太阳做曲线运动，说明行星的合力不为零，而行星行星绕太阳做曲线运动，说明行星的合力不为零，而行星仅受太阳的引力作用，故仅受太阳的引力作用，故D D正确正确. .二、万有引力定律的理解二、万有引力定律的理解1.1.万有引力的万有引力的“四性四性”2.2.万有引力定律公式的适用条件万有引力定律公式的适用条件 适用于计算两个质点间的相互作用，但对于下适用于计算两个质点间的相互作用，但对于下述几类情况，也可用该公式计算：述几类情况，也可用该公式计算：(1)(1)两个质量分布均匀的球体间的
7、相互作用，可用公式计两个质量分布均匀的球体间的相互作用，可用公式计算，其中算，其中r r是两个球体球心间的距离是两个球体球心间的距离. .(2)(2)一个均匀球体与球外一个质点间的万有引力，可用公式一个均匀球体与球外一个质点间的万有引力，可用公式计算，其中计算，其中r r为球心到质点间的距离为球心到质点间的距离. .(3)(3)两个物体间的距离远大于物体本身的大小时物体的大小两个物体间的距离远大于物体本身的大小时物体的大小可以忽略，公式也近似适用可以忽略，公式也近似适用. . (1)(1)任任何何物物体体间间的的万万有有引引力力都都是是同同种种性性质质的力的力. .(2)(2)任任何何物物体体
8、间间都都存存在在万万有有引引力力，但但在在用用万万有有引引力力定定律律公公式式计算时，要注意是否满足条件，不能机械套用计算时，要注意是否满足条件，不能机械套用. .【典典例例2 2】两两个个质质量量大大小小相相等等的的实实心心小小铁铁球球紧紧靠靠在在一一起起，它它们们之之间间的的万万有有引引力力为为F F，若若两两个个半半径径是是小小铁铁球球2 2倍倍的的实实心心大大铁球紧靠在一起，则它们之间的万有引力为铁球紧靠在一起，则它们之间的万有引力为( )( )A. B.4F C.8F D.16FA. B.4F C.8F D.16F 【解解题题指指导导】准准确确判判定定小小铁铁球球与与大大铁铁球球的的
9、质质量量、球球心心距离关系是解决本题的关键距离关系是解决本题的关键. .【标准解答标准解答】选选D.D.由万有引力定律可求小铁球之间的万有由万有引力定律可求小铁球之间的万有引力引力 小铁球质量小铁球质量 大铁球质量大铁球质量M=M= (2r) (2r)3 3，即，即M=8mM=8m，故两大铁球间的万有引力，故两大铁球间的万有引力 故故D D正确正确. .【规律方法规律方法】万有引力的计算技巧万有引力的计算技巧在计算两个物体间的万有引力时，首先分析条件，物体能在计算两个物体间的万有引力时，首先分析条件，物体能否被看成质点，或所求的是不是质量分布均匀的两球体间否被看成质点，或所求的是不是质量分布均
10、匀的两球体间的万有引力，然后再将数据代入表达式的万有引力，然后再将数据代入表达式 进行计进行计算；另外特别注意的是，在求质量分布均匀的两球体算；另外特别注意的是，在求质量分布均匀的两球体( (如两如两个天体个天体) )间的万有引力时，公式中的间的万有引力时，公式中的r r为两球心间的距离为两球心间的距离. .三、万有引力与重力的关系三、万有引力与重力的关系1.1.重力为地球引力的分力重力为地球引力的分力如图所示，设地球的质量为如图所示，设地球的质量为M M，半径为，半径为R R，A A处物体的质量为处物体的质量为m m，则物体受到地球的，则物体受到地球的吸引力为吸引力为F F，方向指向地心，方
11、向指向地心O O，由万有引，由万有引力公式得力公式得图中图中F F1 1为物体随地球自转做圆周运动的向为物体随地球自转做圆周运动的向心力心力,F,F2 2就是物体的重力就是物体的重力mg,mg,故一般情况下故一般情况下2.2.重力和万有引力间的大小关系重力和万有引力间的大小关系(1)(1)重力与纬度的关系重力与纬度的关系在赤道上的物体：在赤道上的物体：mg= -mRmg= -mR2 2( (物体受万有引力和物体受万有引力和地面对物体的支持力地面对物体的支持力F FN N的作用，其合力充当向心力，的作用，其合力充当向心力，F FN N的大的大小等于物体的重力的大小，小等于物体的重力的大小，为地球
12、自转的角速度为地球自转的角速度).).在地球两极处：由于在地球两极处：由于F F向向=0=0，故，故mg= .mg= .地面上其他位置：重力地面上其他位置：重力mg mgggg，C C错，错，D D对对. .【易错分析易错分析】常见错误选项及错误原因分析如下：常见错误选项及错误原因分析如下：1.1.哪位科学家第一次对天体做圆周运动产生了怀疑哪位科学家第一次对天体做圆周运动产生了怀疑( )( )A.A.布鲁诺布鲁诺 B.B.伽利略伽利略 C.C.开普勒开普勒 D.D.第谷第谷【解解析析】选选C.C.开开普普勒勒根根据据第第谷谷的的观观测测数数据据及及个个人人的的理理论论分分析析，对对前前人人提提
13、出出的的天天体体做做圆圆周周运运动动的的说说法法产产生生了了怀怀疑疑，并并认为所有行星的运动轨道都是椭圆，认为所有行星的运动轨道都是椭圆，C C正确正确. .2.(2.(双选双选) )关于开普勒第三定律中的公式关于开普勒第三定律中的公式 下列说法中下列说法中正确的是正确的是( )( )A.kA.k值对所有的天体都相同值对所有的天体都相同B.B.该公式适用于围绕太阳运行的所有行星该公式适用于围绕太阳运行的所有行星C.C.该公式也适用于围绕地球运行的所有卫星该公式也适用于围绕地球运行的所有卫星D.D.以上说法都不对以上说法都不对【解析解析】选选B B、C.C.开普勒第三定律公式开普勒第三定律公式
14、中的中的k k只与中只与中心天体有关心天体有关, ,对于不同的中心天体对于不同的中心天体,k,k不同不同,A,A错错. .此公式虽由此公式虽由行星运动规律总结所得行星运动规律总结所得, ,但它也适用于其他天体的运动但它也适用于其他天体的运动, ,包包括卫星绕地球的运动括卫星绕地球的运动,B,B、C C对对,D,D错错. .3.3.关于万有引力，下列说法正确的是关于万有引力，下列说法正确的是( )( )A.A.万有引力只有在天体与天体之间才能明显表现出来万有引力只有在天体与天体之间才能明显表现出来B.B.一一个个苹苹果果由由于于其其质质量量很很小小，所所以以它它受受的的万万有有引引力力几几乎乎可
15、可以忽略以忽略C.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引力力D.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球表面附近的表面附近的【解析解析】选选D.D.由月由月地检验可知：自然界中任何两个物体地检验可知：自然界中任何两个物体间都有相同的引力作用，故间都有相同的引力作用，故A A错；苹果质量虽小，但由于地错；苹果质量虽小，但由于地球质量很大，故引力不可忽略，球质量很大，故引力不可忽略，B B错；物体间的引力是相互错；物体间的引力是相互的，由牛顿第三定律知此两力应等大，故的，由牛顿
16、第三定律知此两力应等大，故C C错，错，D D选项正确选项正确. .4.4.某某个个行行星星的的质质量量是是地地球球质质量量的的一一半半，半半径径也也是是地地球球半半径径的的一一半半，那那么么一一个个物物体体在在此此行行星星表表面面上上的的重重力力是是地地球球表表面面上重力的上重力的( )( )A.1/4A.1/4倍倍 B.1/2B.1/2倍倍 C.4C.4倍倍 D.2D.2倍倍【解析解析】选选D.D.物体在某行星表面的重力等于万有引力物体在某行星表面的重力等于万有引力5.5.地球质量大约是月球质量的地球质量大约是月球质量的8181倍，一个飞行器在地球与倍，一个飞行器在地球与月球之间，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，这个飞行器距地心的距离与距月心的距离之比为多时，这个飞行器距地心的距离与距月心的距离之比为多少？少？【解析解析】设设R R是飞行器到地心的距离，是飞行器到地心的距离，r r是飞行器到月心的是飞行器到月心的距离距离. .则由题意得：则由题意得：所以所以答案：答案：9191同学们来学校和回家的路上要注意安全同学们来学校和回家的路上要注意安全
