2018-2019學(xué)年高中物理 第三章 萬(wàn)有引力定律 2 萬(wàn)有引力定律課件 教科版必修2.ppt

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1、2 萬(wàn)有引力定律,第三章 萬(wàn)有引力定律,[學(xué)習(xí)目標(biāo)],1.了解萬(wàn)有引力定律得出的思維過(guò)程，知道地球上物體下落與天體運(yùn)動(dòng)的統(tǒng)一性. 2.理解萬(wàn)有引力定律的含義，知道萬(wàn)有引力定律的普遍性，會(huì)用萬(wàn)有引力定律解決相關(guān)問(wèn)題. 3.了解引力常量G的測(cè)定在科學(xué)歷史上的重大意義.,內(nèi)容索引,,重點(diǎn)探究 啟迪思維 探究重點(diǎn),達(dá)標(biāo)檢測(cè) 檢測(cè)評(píng)價(jià) 達(dá)標(biāo)過(guò)關(guān),自主預(yù)習(xí) 預(yù)習(xí)新知 夯實(shí)基礎(chǔ),自主預(yù)習(xí),一、與引力有關(guān)現(xiàn)象的思考 1.蘋(píng)果落地的原因：蘋(píng)果受到 . 2.月球繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)的原因：受到 . 3.行星圍繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的向心力也是 .,地球的吸引力,地球?qū)υ虑虻囊?太陽(yáng)

2、對(duì)行星的引力,二、萬(wàn)有引力定律 1.太陽(yáng)與行星間引力的推導(dǎo)： (1)太陽(yáng)對(duì)行星的引力：F∝___. (2)行星對(duì)太陽(yáng)的引力：F′∝___. (3)總結(jié)F與F′的關(guān)系：F＝F′∝____. 2.萬(wàn)有引力定律 (1)內(nèi)容：任何兩個(gè)物體之間都存在相互作用的 ，引力的大小與這兩個(gè)物體的質(zhì)量的乘積成 ，與這兩個(gè)物體之間的距離的 成 . (2)表達(dá)式：F＝_______.,引力,正比,平方,反比,三、引力常量 1.測(cè)定：在1798年，英國(guó)物理學(xué)家 利用 實(shí)驗(yàn)較精確地測(cè)出引力常量. 2.數(shù)值：國(guó)際科學(xué)聯(lián)盟理事會(huì)科技數(shù)據(jù)委員會(huì)2002年推薦的引力常量數(shù)值為G＝6.672(10)10－1

3、1 Nm2/kg2，通?？梢匀＝___________________. 3.意義：使 能進(jìn)行定量運(yùn)算，顯示出其真正的實(shí)用價(jià)值.,卡文迪許,扭秤,6.6710－11 Nm2/kg2,萬(wàn)有引力定律,1.判斷下列說(shuō)法的正誤. (1)萬(wàn)有引力不僅存在于天體之間，也存在于普通物體之間.( ) (2)引力常量是牛頓首先測(cè)出的.( ) (3)物體間的萬(wàn)有引力與它們間的距離成反比.( ) (4)根據(jù)萬(wàn)有引力定律表達(dá)式可知，質(zhì)量一定的兩個(gè)物體若距離無(wú)限靠近，它們間的萬(wàn)有引力趨于無(wú)限大.( ),即學(xué)即用,√,,答案,,,2.兩個(gè)質(zhì)量都是1 kg的物體(可看成質(zhì)點(diǎn))，相距1 m時(shí)，兩物體間的萬(wàn)有引力

4、F＝___________ N，一個(gè)物體的重力F′＝___ N，萬(wàn)有引力F與重力F′的比值為_(kāi)__________.(已知引力常量G＝6.6710－11 Nm2/kg2，重力加速度g＝10 m/s2),答案,6.6710－11,10,6.6710－12,重點(diǎn)探究,,一、對(duì)太陽(yáng)與行星間引力的理解,1.兩個(gè)理想化模型 (1)將行星繞太阿陽(yáng)的橢圓運(yùn)動(dòng)看成勻速圓周運(yùn)動(dòng). (2)將天體看成質(zhì)點(diǎn)，且質(zhì)量集中在球心上. 2.推導(dǎo)過(guò)程,例1 (多選)根據(jù)開(kāi)普勒關(guān)于行星運(yùn)動(dòng)的規(guī)律和圓周運(yùn)動(dòng)的知識(shí)知：太陽(yáng)對(duì)行星的引力F∝ ，行星對(duì)太陽(yáng)的引力F′∝ ，其中M、m、r分別為太陽(yáng)質(zhì)量、行星質(zhì)量和太陽(yáng)與行星間的距離，下列

5、說(shuō)法正確的是 A.由F′∝ 和F∝ ，得F∶F′＝m∶M B.F和F′大小相等，是作用力與反作用力 C.F和F′大小相等，是同一個(gè)力 D.太陽(yáng)對(duì)行星的引力提供行星繞太陽(yáng)做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力,解析 F′和F大小相等、方向相反，是作用力和反作用力，太陽(yáng)對(duì)行星的引力提供行星繞太陽(yáng)做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，故正確答案為B、D.,√,解析,答案,√,,如圖1所示，天體是有質(zhì)量的，人是有質(zhì)量的，地球上的其他物體也是有質(zhì)量的.,二、萬(wàn)有引力定律,圖1,導(dǎo)學(xué)探究,(1)任意兩個(gè)物體之間都存在萬(wàn)有引力嗎？為什么通常兩個(gè)物體間感受不到萬(wàn)有引力，而太陽(yáng)對(duì)行星的引力可以使行星圍繞太陽(yáng)運(yùn)轉(zhuǎn)？,答案,答案 任意兩個(gè)物體間都存在著

6、萬(wàn)有引力.但由于地球上物體的質(zhì)量一般很小(與天體質(zhì)量相比)，地球上兩個(gè)物體間的萬(wàn)有引力遠(yuǎn)小于地面對(duì)物體的最大靜摩擦力，通常感受不到，但天體質(zhì)量很大，天體間的引力很大，對(duì)天體的運(yùn)動(dòng)起決定作用.,(2)地球?qū)θ说娜f(wàn)有引力與人對(duì)地球的萬(wàn)有引力大小相等嗎？,答案 相等.它們是一對(duì)相互作用力.,1.萬(wàn)有引力定律表達(dá)式F＝G ，式中G為引力常量.G＝6.67 10－11 Nm2/kg2，由英國(guó)物理學(xué)家卡文迪許在實(shí)驗(yàn)室中比較準(zhǔn)確地測(cè)出. 測(cè)定G值的意義：(1)證明了萬(wàn)有引力定律的存在；(2)使萬(wàn)有引力定律有了真正的實(shí)用價(jià)值. 2.萬(wàn)有引力定律的適用條件 嚴(yán)格地說(shuō)，萬(wàn)有引力定律適用于計(jì)算質(zhì)點(diǎn)間的相互作用的引

7、力大小.常見(jiàn)情況如下： (1)適用于計(jì)算兩個(gè)質(zhì)量分布均勻的球體間的萬(wàn)有引力，其中r是兩個(gè)球體球心間的距離.,知識(shí)深化,(2)計(jì)算一個(gè)均勻球體與球外一個(gè)質(zhì)點(diǎn)間的萬(wàn)有引力，其中r為球心與質(zhì)點(diǎn)間的距離. (3)當(dāng)兩個(gè)物體間的距離遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于物體本身的大小時(shí)，公式也近似適用，其中r為兩物體質(zhì)心間的距離. 3.萬(wàn)有引力的特點(diǎn)： (1)萬(wàn)有引力的普遍性.萬(wàn)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著這種相互吸引力. (2)萬(wàn)有引力的相互性.兩個(gè)物體相互作用的引力是一對(duì)作用力和反作用力，它們大小相等，方向相反，分別作用于兩個(gè)物體上. (3)萬(wàn)有引力的宏觀性.在通常情況下，萬(wàn)有引力非常小，只是在

8、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(shí)際的物理意義.,例2 (多選)對(duì)于質(zhì)量分別為m1和m2的兩個(gè)物體間的萬(wàn)有引力的表達(dá)式F ＝ ，下列說(shuō)法中正確的是 A.公式中的G是引力常量，它是由實(shí)驗(yàn)得出的，而不是人為規(guī)定的 B.當(dāng)兩個(gè)物體間的距離r趨于零時(shí)，萬(wàn)有引力趨于無(wú)窮大 C.m1和m2所受引力大小總是相等的 D.質(zhì)量大的物體受到的引力大,答案,解析,√,√,解析 引力常量G的值是由英國(guó)物理學(xué)家卡文迪許通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)出的，A正確. 兩個(gè)物體之間的萬(wàn)有引力是一對(duì)作用力與反作用力，它們總是大小相等、方向相反，分別作用在兩個(gè)物體上，C正確，D錯(cuò)誤. 當(dāng)r趨于零時(shí)，這兩個(gè)物體不能看成質(zhì)點(diǎn)，

9、萬(wàn)有引力公式不再適用，B錯(cuò)誤.,對(duì)于兩個(gè)不能看成質(zhì)點(diǎn)的物體間的萬(wàn)有引力，不能直接用萬(wàn)有引力公式求解，切不可依據(jù)F＝ 得出r→0時(shí)F→∞的結(jié)論而違背公式的物理含義.因?yàn)?，此時(shí)由于r→0，物體已不再能看成質(zhì)點(diǎn)，萬(wàn)有引力公式已不再適用.,例3 如圖2所示，兩球間的距離為r，兩球的質(zhì)量分布均勻，質(zhì)量大小分別為m1、m2，半徑大小分別為r1、r2，則兩球間的萬(wàn)有引力大小為,答案,解析,√,圖2,針對(duì)訓(xùn)練1 如圖3所示，一個(gè)質(zhì)量均勻分布的半徑為R的球體對(duì)球外質(zhì)點(diǎn)P的萬(wàn)有引力為F.如果在球體中央挖去半徑為r的一部分球體，且r＝ ，則原球體剩余部分對(duì)質(zhì)點(diǎn)P的萬(wàn)有引力變?yōu)?答案,解析,√,圖3,,三、重力和

10、萬(wàn)有引力的關(guān)系,1.物體在地球表面上所受引力與重力的關(guān)系 地球在不停地自轉(zhuǎn)，地球上的物體隨著地球自轉(zhuǎn)而做圓周運(yùn)動(dòng)，做圓周運(yùn)動(dòng)需要一個(gè)向心力，所以重力不直接等于萬(wàn)有引力而是近似等于萬(wàn)有引力，如圖4，萬(wàn)有引力為F引，重力為G，自轉(zhuǎn)向心力為F′.當(dāng)然，真實(shí)情況不會(huì)有這么大的偏差. (1)物體在一般位置時(shí),圖4,F′＝mrω2，F(xiàn)′、F引、G不在一條直線上，重力G與萬(wàn)有引力F引方向有偏差，重力大小mg<,(2)當(dāng)物體在赤道上時(shí)，F(xiàn)′達(dá)到最大值Fmax′， Fmax′＝mRω2，此時(shí)重力最??； (3)當(dāng)物體在兩極時(shí)F′＝0 可見(jiàn)只有在兩極處重力等于萬(wàn)有引力，其他位置重力小于萬(wàn)有引力.,2.重力與高度的關(guān)

11、系,例4 火星半徑是地球半徑的 ，火星質(zhì)量大約是地球質(zhì)量的 ，那么地球表面上質(zhì)量為50 kg的宇航員(在地球表面的重力加速度g取10 m/s2) (1)在火星表面上受到的重力是多少？,答案 222.2 N,答案,解析,(2)若宇航員在地球表面能跳1.5 m高，那他在火星表面能跳多高？,答案,答案 3.375 m,解析,針對(duì)訓(xùn)練2 地球與物體間的萬(wàn)有引力可以認(rèn)為在數(shù)值上等于物體的重力，那么在6 400 km的高空，物體的重力與它在地面上的重力之比為(R地＝ 6 400 km) A.2∶1 B.1∶2 C.1∶4 D.1∶1k,答案,√,解析,達(dá)標(biāo)檢測(cè),1.(對(duì)萬(wàn)有引力定律的理解)關(guān)于萬(wàn)有引力和萬(wàn)

12、有引力定律的理解正確的是 A.不能看做質(zhì)點(diǎn)的兩物體間不存在相互作用的引力 B.只有能看做質(zhì)點(diǎn)的兩物體間的引力才能用F＝ 計(jì)算 C.由F＝ 知，兩物體間距離r減小時(shí)(沒(méi)有無(wú)限靠近)，它們之間的引 力增大 D.引力常量的大小首先是由牛頓精確測(cè)出的，且約等于6.6710－11 Nm2/kg2,√,答案,解析,1,2,3,4,解析 任何物體間都存在相互作用的引力，故稱(chēng)萬(wàn)有引力，A錯(cuò)；,1,2,3,4,物體間的萬(wàn)有引力與它們間距離r的二次方成反比，故r減小，它們間的引力增大，C對(duì)； 引力常量G是由卡文迪許首先精確測(cè)出的，D錯(cuò).,2.(萬(wàn)有引力公式的簡(jiǎn)單應(yīng)用)兩個(gè)質(zhì)量分布均勻的球體，兩球心相距r

13、，它們之間的萬(wàn)有引力為10－8 N，若它們的質(zhì)量、球心間的距離都增加為原來(lái)的2倍，則它們之間的萬(wàn)有引力為 A.10－8 N B.0.2510－8 N C.410－8 N D.10－4 N,√,答案,解析,1,2,3,4,3.(萬(wàn)有引力定律的簡(jiǎn)單應(yīng)用)兩個(gè)完全相同的、質(zhì)量分布均勻的實(shí)心小鐵球緊靠在一起，它們之間的萬(wàn)有引力為F.若將兩個(gè)用同種材料制成的半徑是小鐵球2倍的實(shí)心大鐵球緊靠在一起，則兩大鐵球之間的萬(wàn)有引力為 A.2F B.4F C.8F D.16F,答案,√,1,2,3,4,解析,1,2,3,4,√,4.(重力加速度的計(jì)算)設(shè)地球表面重力加速度為g0，物體在距離地心4R(R是地球的半徑)處，由于地球的引力作用而產(chǎn)生的加速度為g，則 為,答案,解析,1,2,3,4,解析 地球表面處的重力加速度和距離地心4R處的加速度均由地球?qū)ξ矬w的萬(wàn)有引力產(chǎn)生，所以有：,