高中物理 第六章 萬有引力與航天 第二、三節(jié) 萬有引力定律課件 新人教版必修2

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1、第二節(jié)太陽與行星間的引力第二節(jié)太陽與行星間的引力第三節(jié)萬有引力定律第三節(jié)萬有引力定律第六章萬有引力與航天第六章萬有引力與航天學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)1.知道太陽與行星間存在引力作用及行星繞太陽知道太陽與行星間存在引力作用及行星繞太陽運(yùn)動的向心力是由太陽對它的引力提供運(yùn)動的向心力是由太陽對它的引力提供2.了解萬有引力了解萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)過程，理解萬有引力定律的內(nèi)容，會用萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)過程，理解萬有引力定律的內(nèi)容，會用萬有引力定律公式解決有關(guān)問題，注意公式的適用條件定律公式解決有關(guān)問題，注意公式的適用條件3.知道引知道引力常量的測定方法及其在物理學(xué)上的重要意義力常量的測定方法及其在物理學(xué)上的重要意義

2、第六章萬有引力與航天第六章萬有引力與航天拓展延伸拓展延伸 (解疑難解疑難)太陽與行星間的引力關(guān)系的理解太陽與行星間的引力關(guān)系的理解1G是比例系數(shù)，與行星和太陽均沒有關(guān)系是比例系數(shù)，與行星和太陽均沒有關(guān)系2太陽與行星間的引力規(guī)律，也適用于行星與其衛(wèi)星間的引太陽與行星間的引力規(guī)律，也適用于行星與其衛(wèi)星間的引力力3該引力規(guī)律普遍適用于任何兩個(gè)有質(zhì)量的物體該引力規(guī)律普遍適用于任何兩個(gè)有質(zhì)量的物體4物體之間的相互引力沿兩個(gè)物體連線的方向，指向施力物物體之間的相互引力沿兩個(gè)物體連線的方向，指向施力物體體1.(1)太陽對行星的引力提供行星做圓周運(yùn)動的向心力太陽對行星的引力提供行星做圓周運(yùn)動的向心力()(2)

3、太陽對行星的引力大小與行星的質(zhì)量成正比，與行星和太太陽對行星的引力大小與行星的質(zhì)量成正比，與行星和太陽間的距離成反比陽間的距離成反比()(3)太陽對行星的引力公式是由實(shí)驗(yàn)得出的太陽對行星的引力公式是由實(shí)驗(yàn)得出的()(4)太陽對行星的引力公式是由開普勒行星運(yùn)動定律和行星繞太陽對行星的引力公式是由開普勒行星運(yùn)動定律和行星繞太陽做勻速圓周運(yùn)動的規(guī)律推導(dǎo)出來的太陽做勻速圓周運(yùn)動的規(guī)律推導(dǎo)出來的()二、月二、月地檢驗(yàn)地檢驗(yàn)(閱讀教材閱讀教材P39P40)1猜想：猜想：維持月球繞地球運(yùn)動的力與使物體下落的力是同一維持月球繞地球運(yùn)動的力與使物體下落的力是同一種力，遵從種力，遵從“_”的規(guī)律的規(guī)律3結(jié)論：結(jié)論

4、：計(jì)算結(jié)果與預(yù)期符合得很好這表明：地面物體所計(jì)算結(jié)果與預(yù)期符合得很好這表明：地面物體所受地球的引力、月球所受地球的引力，與太陽、行星間的引受地球的引力、月球所受地球的引力，與太陽、行星間的引力遵從相同的規(guī)律力遵從相同的規(guī)律平方反比平方反比2.(1)地面物體所受地球的引力與月球所受地球的引力是同一地面物體所受地球的引力與月球所受地球的引力是同一種性質(zhì)的力種性質(zhì)的力()(2)地面物體所受地球的引力只與物體的質(zhì)量有關(guān)，即地面物體所受地球的引力只與物體的質(zhì)量有關(guān)，即Gmg.()(3)月球所受地球的引力只與月球質(zhì)量有關(guān)月球所受地球的引力只與月球質(zhì)量有關(guān)()三、萬有引力定律三、萬有引力定律(閱讀教材閱讀教

5、材P40P41)1內(nèi)容：內(nèi)容：自然界中任何兩個(gè)物體都相互吸引，引力的方向在自然界中任何兩個(gè)物體都相互吸引，引力的方向在_，引力的大小與物體的質(zhì)量，引力的大小與物體的質(zhì)量m1和和m2的乘積成的乘積成_，與它們之間距離，與它們之間距離r的二次方成的二次方成_3引力常量引力常量G：由英國物理學(xué)家卡文迪許測量得出，常取由英國物理學(xué)家卡文迪許測量得出，常取G_Nm2/kg2.它們的連線上它們的連線上正比正比反比反比6.671011拓展延伸拓展延伸 (解疑難解疑難)1公式的適用條件公式的適用條件(1)嚴(yán)格地說，萬有引力定律適用于計(jì)算質(zhì)點(diǎn)間的相互作用，嚴(yán)格地說，萬有引力定律適用于計(jì)算質(zhì)點(diǎn)間的相互作用，當(dāng)兩個(gè)

6、物體間的距離比物體本身大得多時(shí)，可用此公式計(jì)當(dāng)兩個(gè)物體間的距離比物體本身大得多時(shí)，可用此公式計(jì)算，算，r為兩質(zhì)點(diǎn)間的距離為兩質(zhì)點(diǎn)間的距離(2)兩個(gè)質(zhì)量分布均勻的球體間的相互作用，也可用此定律來兩個(gè)質(zhì)量分布均勻的球體間的相互作用，也可用此定律來計(jì)算，其中計(jì)算，其中r是兩球心間的距離是兩球心間的距離(3)一個(gè)均勻球體與球外一個(gè)質(zhì)點(diǎn)之間的萬有引力也可用此定一個(gè)均勻球體與球外一個(gè)質(zhì)點(diǎn)之間的萬有引力也可用此定律來計(jì)算，其中律來計(jì)算，其中r為球心到質(zhì)點(diǎn)間的距離為球心到質(zhì)點(diǎn)間的距離2引力常量測定的意義引力常量測定的意義(1)卡文迪許通過改變質(zhì)量和距離，證實(shí)了萬有引力的存在及卡文迪許通過改變質(zhì)量和距離，證實(shí)了

7、萬有引力的存在及萬有引力定律的正確性萬有引力定律的正確性(2)第一次測出了引力常量，使萬有引力定律能進(jìn)行定量計(jì)第一次測出了引力常量，使萬有引力定律能進(jìn)行定量計(jì)算，顯示出真正的實(shí)用價(jià)值算，顯示出真正的實(shí)用價(jià)值3對萬有引力定律的理解對萬有引力定律的理解四性四性內(nèi)容內(nèi)容普遍性普遍性相互性相互性宏觀性宏觀性特殊性特殊性萬有引力不僅存在于太陽與行星、地球與月球之間，萬有引力不僅存在于太陽與行星、地球與月球之間，宇宙間任意兩個(gè)有質(zhì)量的物體之間都存在著這種相互宇宙間任意兩個(gè)有質(zhì)量的物體之間都存在著這種相互吸引的力吸引的力兩個(gè)有質(zhì)量的物體之間的萬有引力是一對作用力和反兩個(gè)有質(zhì)量的物體之間的萬有引力是一對作用力

8、和反作用力，總是滿足大小相等、方向相反、作用在兩個(gè)作用力，總是滿足大小相等、方向相反、作用在兩個(gè)物體上物體上地面上的一般物體之間的萬有引力比較小，與其他力地面上的一般物體之間的萬有引力比較小，與其他力比較可忽略不計(jì)，但在質(zhì)量巨大的天體之間或天體與比較可忽略不計(jì)，但在質(zhì)量巨大的天體之間或天體與其附近的物體之間，萬有引力起著決定性作用其附近的物體之間，萬有引力起著決定性作用兩個(gè)物體之間的萬有引力只與它們本身的質(zhì)量和它們兩個(gè)物體之間的萬有引力只與它們本身的質(zhì)量和它們間的距離有關(guān)，而與物體所在空間的性質(zhì)無關(guān)，也與間的距離有關(guān)，而與物體所在空間的性質(zhì)無關(guān)，也與周圍是否存在其他物體無關(guān)周圍是否存在其他物體

9、無關(guān)C1萬有引力定律只適用于兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)間的作用，均勻球體可看萬有引力定律只適用于兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)間的作用，均勻球體可看成是質(zhì)量全部集中在球心的一個(gè)質(zhì)點(diǎn)，對于非均勻球體，可成是質(zhì)量全部集中在球心的一個(gè)質(zhì)點(diǎn)，對于非均勻球體，可采用割補(bǔ)法轉(zhuǎn)化成均勻球體來計(jì)算采用割補(bǔ)法轉(zhuǎn)化成均勻球體來計(jì)算2當(dāng)物體不能看成質(zhì)點(diǎn)時(shí)，可以把物體假想分割成無數(shù)個(gè)質(zhì)當(dāng)物體不能看成質(zhì)點(diǎn)時(shí)，可以把物體假想分割成無數(shù)個(gè)質(zhì)點(diǎn)，求出兩個(gè)物體上每個(gè)質(zhì)點(diǎn)與另一個(gè)物體上所有質(zhì)點(diǎn)的萬點(diǎn)，求出兩個(gè)物體上每個(gè)質(zhì)點(diǎn)與另一個(gè)物體上所有質(zhì)點(diǎn)的萬有引力，然后求合力有引力，然后求合力(高中一般不涉及高中一般不涉及)萬有引力大小的計(jì)算萬有引力大小的計(jì)算 (自選例題，啟迪

10、思維自選例題，啟迪思維)1.兩個(gè)大小相同的實(shí)心小鐵球緊靠在一起，它們之間的萬有兩個(gè)大小相同的實(shí)心小鐵球緊靠在一起，它們之間的萬有引力為引力為F，若兩個(gè)半徑是小鐵球，若兩個(gè)半徑是小鐵球2倍的實(shí)心大鐵球緊靠在一倍的實(shí)心大鐵球緊靠在一起，則它們之間的萬有引力為起，則它們之間的萬有引力為()A2FB4FC8F D16FD2.一名宇航員來到一個(gè)星球上，如果該星球的質(zhì)量是地球質(zhì)一名宇航員來到一個(gè)星球上，如果該星球的質(zhì)量是地球質(zhì)量的一半，它的直徑也是地球直徑的一半，那么這名宇航員量的一半，它的直徑也是地球直徑的一半，那么這名宇航員在該星球上所受的萬有引力大小是他在地球上所受萬有引力在該星球上所受的萬有引力大

11、小是他在地球上所受萬有引力大小的大小的()A0.25倍倍 B0.5倍倍C2倍倍 D4倍倍C萬有引力與重力的關(guān)系萬有引力與重力的關(guān)系 (自選例題，啟迪思維自選例題，啟迪思維)1.假如地球自轉(zhuǎn)速度增大，下列說法中正確的是假如地球自轉(zhuǎn)速度增大，下列說法中正確的是( )A放在赤道地面上物體的萬有引力不變放在赤道地面上物體的萬有引力不變B放在兩極地面上物體的重力不變放在兩極地面上物體的重力不變C放在赤道地面上物體的重力減小放在赤道地面上物體的重力減小D放在兩極地面上物體的重力增大放在兩極地面上物體的重力增大解析解析地球自轉(zhuǎn)角速度增大，物體受到的萬有引力不變，地球自轉(zhuǎn)角速度增大，物體受到的萬有引力不變，選

12、項(xiàng)選項(xiàng)A正確；在兩極，物體受到的萬有引力等于其重力，正確；在兩極，物體受到的萬有引力等于其重力，則其重力不變，選項(xiàng)則其重力不變，選項(xiàng)B正確，正確，D錯(cuò)誤；而對放在赤道地面上錯(cuò)誤；而對放在赤道地面上的物體，的物體，F(xiàn)萬萬G重重m2R，由于，由于增大，則增大，則G重重減小，選項(xiàng)減小，選項(xiàng)C正確正確ABCD答案答案1.92104 km物體在其他行星上做勻速運(yùn)動、勻變速直線運(yùn)動、自由落體物體在其他行星上做勻速運(yùn)動、勻變速直線運(yùn)動、自由落體運(yùn)動、豎直上拋運(yùn)動、平拋運(yùn)動、圓周運(yùn)動等，與在地球上運(yùn)動、豎直上拋運(yùn)動、平拋運(yùn)動、圓周運(yùn)動等，與在地球上做這些運(yùn)動性質(zhì)相同且遵守相同的規(guī)律，仍可用牛頓力學(xué)知做這些運(yùn)動

13、性質(zhì)相同且遵守相同的規(guī)律，仍可用牛頓力學(xué)知識解決不同之處是兩處的重力加速度不同，在地球上識解決不同之處是兩處的重力加速度不同，在地球上g是作是作為已知的，而在其他行星上為已知的，而在其他行星上g未知因此解決這類問題的關(guān)鍵未知因此解決這類問題的關(guān)鍵是求行星上的重力加速度是求行星上的重力加速度g.物體在其他行星上的運(yùn)動物體在其他行星上的運(yùn)動1.某星球的質(zhì)量約為地球質(zhì)量的某星球的質(zhì)量約為地球質(zhì)量的9倍，半徑約為地球半徑的一倍，半徑約為地球半徑的一半，若從地球表面高半，若從地球表面高h(yuǎn)處平拋一物體，射程為處平拋一物體，射程為60 m，則在該星，則在該星球上，從同樣高度以同樣的初速度平拋同一物體，射程應(yīng)

14、為球上，從同樣高度以同樣的初速度平拋同一物體，射程應(yīng)為()A10 m B15 mC90 m D360 m (自選例題，啟迪思維自選例題，啟迪思維)A2.宇航員在地球表面以一定初速度豎直上拋一小球，經(jīng)過時(shí)宇航員在地球表面以一定初速度豎直上拋一小球，經(jīng)過時(shí)間間t，小球落回原處；若他在某星球表面以相同的初速度豎直，小球落回原處；若他在某星球表面以相同的初速度豎直上拋同一小球，需經(jīng)過時(shí)間上拋同一小球，需經(jīng)過時(shí)間5t小球落回原處小球落回原處(取地球表面重取地球表面重力加速度力加速度g10 m/s2，空氣阻力不計(jì)，空氣阻力不計(jì))(1)求該星球表面附近的重力加速度求該星球表面附近的重力加速度g；(2)已知該星球的半徑與地球半徑之比為已知該星球的半徑與地球半徑之比為R星星 R地地1 4，求，求該星球的質(zhì)量與地球質(zhì)量之比該星球的質(zhì)量與地球質(zhì)量之比M星星 M地地答案答案(1)2 m/s2(2)180答案答案(1)9.803 7 N(2)17倍倍名師點(diǎn)評名師點(diǎn)評假設(shè)地球自轉(zhuǎn)角速度增大，則赤道上的物體隨假設(shè)地球自轉(zhuǎn)角速度增大，則赤道上的物體隨地球自轉(zhuǎn)做圓周運(yùn)動所需向心力增大，地球自轉(zhuǎn)做圓周運(yùn)動所需向心力增大，“飄起飄起”時(shí)，萬有引時(shí)，萬有引力全部用來提供向心力力全部用來提供向心力答案：答案：1.271014 kg/m3