2018-2019學年高中物理 第六章 萬有引力與航天 第2、3節(jié) 太陽與行星間的引力 萬有引力定律學案 新人教版必修2.docx
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第2、3節(jié) 太陽與行星間的引力 萬有引力定律 核心素養(yǎng)關(guān)鍵詞 知識體系 1.推導太陽與行星之間的引力公式時用到的物理規(guī)律有:開普勒行星運動定律、牛頓第二定律和牛頓第三定律. 2.牛頓認為所有物體之間存在萬有引力,太陽與行星間的引力使得行星繞太陽運動. 3.自然界中任何兩個物體都相互吸引,引力的方向在它們的連線上,引力的大小與物體的質(zhì)量m1和m2的乘積成正比,與它們之間距離r的二次方成反比,這就是萬有引力定律,其表達式為F=G. 4.引力常量G=6.6710-11 Nm2/kg2,是英國物理學家卡文迪許利用扭秤實驗測出的. 5.萬有引力定律僅適用于兩個質(zhì)點間萬有引力的計算,對于不能看成質(zhì)點的物體間仍存在萬有引力,但萬有引力公式不能直接使用. 一、太陽與行星間的引力 1.太陽對行星的引力 太陽對不同行星的引力,與行星的質(zhì)量m成正比,與行星和太陽間距離的二次方成反比,即F∝W. 2.行星對太陽的引力 行星對太陽的吸引力,與太陽的質(zhì)量M成正比,與行星和太陽間距離的二次方成反比,即F′∝W. 3.太陽與行星間的引力 太陽與行星間引力的大小與太陽的質(zhì)量、行星的質(zhì)量成正比,與兩者間距離的平方成反比,即F∝,引力的方向沿二者的連線. 二、月—地檢驗 1.牛頓的猜想 日地間引力與月地間引力以及物體與地球間引力是相同性質(zhì)的力. 2.月—地檢驗 根據(jù)計算和觀測數(shù)據(jù)可知,上述引力同樣遵循“平方反比”規(guī)律,即有F∝,證明地面物體所受地球的引力與月球所受地球的引力是相同性質(zhì)的力. 三、萬有引力定律 1.內(nèi)容 自然界中任何兩個物體都相互吸引,引力的方向在它們的連線上,引力的大小與物體的質(zhì)量m1和m2的乘積成正比、與它們之間距離r的二次方成反比. 2.公式 F=G,其中G=6.6710-11 Nm2/kg2 ,稱為引力常量. 一、合作探究找規(guī)律 考點一 太陽與行星間的引力 如圖所示,太陽系中的行星圍繞太陽做勻速圓周運動. 1.為什么行星會圍繞太陽做圓周運動? 2.太陽對不同行星的引力與行星的質(zhì)量什么關(guān)系? 答:1.因為行星受太陽的引力. 2.與行星的質(zhì)量成正比. 考點二 萬有引力與重力的關(guān)系 地球可近似看成球形,人站在地球的不同位置,比如赤道、兩極或其他位置. 1.受到的萬有引力大小一樣嗎? 2.受到的重力大小一樣嗎? 答:1.萬有引力大小一樣. 2.重力隨緯度的升高而變大. 二、理解概念做判斷 1.公式F=GMm/r2中G是比例系數(shù),與太陽和行星都沒有關(guān)系.(√) 2.萬有引力只存在于天體之間,常見的普通物體間不存在萬有引力.() 3.引力常量是牛頓首先測出的.() 4.當兩個物體之間的距離趨近于0時,萬有引力便趨近于無窮大.() 5.月球繞地球做勻速圓周運動是因為月球受力平衡.() 要點1|萬有引力定律 1.定律內(nèi)容:自然界中任何兩個物體都相互吸引,引力的方向在它們的連線上,引力的大小與物體的質(zhì)量m1和m2的乘積成正比、與它們之間距離r的二次方成反比. 2.公式 F=G,其中G=6.672 5910-11 Nm2/kg2,稱為引力常量. 3.適用條件:適用于質(zhì)點間的相互作用. 4.萬有引力的特性 (1)萬有引力的普遍性:萬有引力不僅存在于星球間,任何客觀存在的有質(zhì)量的物體之間都存在這種相互吸引的力. (2)萬有引力的相互性:兩個物體相互作用的引力是一對作用力和反作用力,它們大小相等,方向相反,分別作用在兩個物體上. (3)萬有引力的宏觀性:在通常情況下,萬有引力非常小,只有在質(zhì)量巨大的星球間或天體與天體附近的物體間,它的存在才有實際的物理意義,故在分析地球表面物體受力時,不考慮地面物體對物體的萬有引力,只考慮地球?qū)Φ孛嫖矬w的引力. (4)萬有引力的特殊性:兩物體間的萬有引力只與它們本身的質(zhì)量有關(guān),與它們間的距離有關(guān),而與所在空間的性質(zhì)無關(guān),也與周圍有無其他物體無關(guān). 5.發(fā)現(xiàn)萬有引力定律的重大意義 萬有引力定律的發(fā)現(xiàn),對物理學、天文學的發(fā)展具有深遠的影響.它把地面上的物體運動規(guī)律和天體運動規(guī)律統(tǒng)一起來.在科學文化發(fā)展上起到了積極的推動作用,解放了人們的思想,給人們探索自然界的奧秘建立了極大的信心,人們有能力理解天地間的各種事物. 6.引力常量 (1)引力常量的測定:英國物理學家卡文迪許利用如圖所示的扭秤裝置, 比較準確地得出了G=6.74510-11Nm2/kg2.目前推薦的標準值,G=6.672 5910-11 Nm2/kg2,通常取G=6.6710-11 Nm2/kg2. (2)理論公式:G=,單位為Nm2/kg2.引力常量在數(shù)值上等于兩個質(zhì)量都是1 kg的質(zhì)點相距1 m時的相互吸引力. (3)意義:正是由于卡文迪許測定了引力常量G,才使得萬有引力定律在天文學的發(fā)展上起了重要的作用.此實驗不僅證明了萬有引力定律的正確性,更使得萬有引力定律有了真正的實用價值. 典例1 (多選)對于萬有引力的表達式F=G,下列說法正確的是( ) A.公式中的G為萬有引力常量,它是由實驗得出的,而不是人為規(guī)定的 B.當r趨近于零時,萬有引力趨近于無窮大 C.m1和m2受到的引力總是大小相等,而與m1、m2是否相等無關(guān) D.m1與m2受到的引力總是大小相等、方向相反,是一對平衡力 【思路點撥】 解答本題時應把握以下三點: 關(guān)鍵點:(1)G的意義及測定; (2)萬有引力定律的適用條件; (3)相互作用力與平衡力的區(qū)別. 【解析】 對各選項透析過程如下 選項 透析過程 結(jié)論 A 萬有引力常量是卡文迪許通過實驗得出的 √ B 公式的適用條件是質(zhì)點間的引力,r→0時,條件不成立 C m1和m2所受到的引力是相互作用力,遵循牛頓第三定律 √ D m1對m2的力與m2對m1的力屬相互作用力而不是平衡力 【答案】 AC 變式訓練1-1 (2018江陰市期中)以下關(guān)于行星運動及萬有引力的描述正確的是( ) A.開普勒認為行星繞太陽運行的軌道是橢圓,行星在橢圓軌道上各個地方的速率均相等 B.太陽對行星的引力與地球?qū)υ虑虻囊儆诓煌再|(zhì)的力 C.牛頓提出的萬有引力定律只適用于天體之間 D.卡文迪許利用扭秤實驗測出了引力常量的數(shù)值 解析:根據(jù)開普勒定律可知,開普勒認為行星繞太陽運行的軌道是橢圓,行星在橢圓軌道上各個地方的速率不相等,A選項錯誤;根據(jù)牛頓第三定律可知,牛頓發(fā)現(xiàn)地球?qū)χ車矬w的引力與太陽對行星的引力是相同性質(zhì)的力,B選項錯誤;牛頓發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律,適用于自然界中任何物體,C選項錯誤;卡文迪許通過扭秤實驗測出引力常量的數(shù)值,D選項正確. 答案:D (1)任何物體間的萬有引力都是同種性質(zhì)的力. (2)任何有質(zhì)量的物體間都存在萬有引力,一般情況下,質(zhì)量較小的物體之間萬有引力忽略不計,只考慮天體間或天體對附近或表面的物體的萬有引力. 名師點易錯 雖然自然界中任何兩個物體都相互吸引,但萬有引力定律是有條件的,萬有引力定律適用范圍是質(zhì)點間的相互作用,r是質(zhì)點間的距離,當不滿足以上條件時,萬有引力定律不成立. 要點2|萬有引力與重力的關(guān)系 1.重力為地球引力的分力 如圖所示,設地球的質(zhì)量為M,半徑為R,A處物體的質(zhì)量為m,則物體受到地球的吸引力為F,方向指向地心O,由萬有引力公式得F=G. 圖中F1為物體隨地球自轉(zhuǎn)做圓周運動的向心力,F(xiàn)2就是物體的重力mg,故一般情況下mg- 1.請仔細閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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