高中物理人教版 (2019)必修 第二册2 万有引力定律教课内容课件ppt

这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第二册2 万有引力定律教课内容课件ppt，共60页。PPT课件主要包含了内容索引，课前篇自主预习，课堂篇探究学习，必备知识，自我检测，情境导引，知识归纳，迁移应用，答案C，答案D等内容，欢迎下载使用。
1.知道万有引力存在于任意两个物体之间,知道其表达式和适用范围。(物理观念)2.理解万有引力定律的推导过程,认识在科学规律发现过程中大胆猜想与严格求证的重要性。(科学思维)3.会用万有引力定律解决简单的引力计算问题。知道万有引力定律公式中r的物理意义,了解引力常量G的测定在科学史上的重大意义。(科学思维)
一、行星与太阳间的引力1.太阳对行星的引力(1)行星以太阳为圆心做匀速圆周运动。太阳对行星的引力,就等于行星做匀速圆周运动的向心力。由此推知太阳与行星间引力的方向沿着二者的连线。(2)若行星的质量为m,行星到太阳的距离为r,行星运行周期为T。则行星需要的向心力的大小
2.行星对太阳的引力力的作用是相互的,太阳吸引行星,行星也同样吸引太阳,也就是说,在引力性质方面,行星和太阳的地位完全相当,因此,行星对太阳的引力也应与太
3.行星与太阳间的引力F=G ,式中G与太阳、行星都没有关系。太阳与行星间引力的方向沿着二者的连线。
二、月—地检验1.检验目的:维持地球绕太阳运动、月球绕地球运动的力与地球对树上苹果的引力是否为同一性质的力。2.检验方法:(1)假设地球与月球间的作用力和太阳与行星间的作用力是同一种力,它们的表达式也应该满足
三、万有引力定律1.内容:自然界中任何两个物体都相互吸引,引力的方向在它们的连线上,引力的大小与物体的质量m1和m2的乘积成正比、与它们之间距离r的二次方成反比。
想一想任何两个有质量的物体间都有吸引力,为什么我们感觉不到周围物体的吸引力呢?假若你与同桌的质量均为60 kg,相距0.5 m。粗略计算你与同桌间的引力(已知G=6.67×10-11 N·m2/kg2)。
一粒芝麻的质量大约是0.004 g,其重力约为4×10-5 N,大约是你和同桌间引力的40倍!因为这个力很小,所以两个人靠近时,不会吸引到一起。故在进行受力分析时,一般不考虑两物体的万有引力,除非是物体与天体、天体与天体间的相互作用。
拓展思考让物理课代表起立,大家对他受力分析,为什么只分析由于地球对他的吸引而产生的重力,难道火星、太阳、月球等星体不吸引他吗?把他移民到火星呢?要点点拨 任何有质量的物体对他都有吸引力。据对称抵消的观点,他所受周围绝大多数物体的吸引力对称抵消,只有地球距离近,质量大,没有抵消的对象;同理在火星上就只分析火星对他的吸引力,以此类推。
四、引力常量1.牛顿得出了万有引力定律之后,无法算出万有引力的大小,因为当时不知道引力常量G的值。2.牛顿得出万有引力定律100多年后,英国物理学家卡文迪什测量得出引力常量G的值,其数值通常取G=6.67×10-11 N·m2/kg2。3.引力常量的普适性成了万有引力定律正确性的有力证据。
1.正误辨析,判断结果为错误的小题说明原因。(1)行星绕太阳运动的向心力来自太阳对行星的引力。(　　)答案 √(2)把行星绕太阳的运动看作匀速圆周运动时,匀速圆周运动的规律同样适用于行星运动。(　　)答案 √
(3)太阳与行星间作用力的公式F=G 也适用于行星与它的卫星之间。(　　)答案 √(4)两个普通物体间感受不到万有引力,这说明万有引力只存在于天体之间。(　　)答案 ×解析 任何两个物体间都存在着万有引力。(5)引力常量是牛顿首先测出的。(　　)答案 ×解析 引力常量是由英国物理学家卡文迪什测量得出的。
2.行星之所以绕太阳运行,是因为(　　)A.行星运动时的惯性作用B.太阳是宇宙的控制中心,所有星体都绕太阳旋转C.太阳对行星有约束运动的引力作用D.行星对太阳有排斥力作用,所以不会落向太阳答案 C解析 行星之所以绕太阳运行,是因为受到太阳的引力作用,选项C正确。
3.一个篮球的质量为0.6 kg,它所受重力有多大?试估算操场上相距0.5 m的两个篮球之间的万有引力,通过计算说明我们通常分析物体的受力时是否需要考虑物体间的万有引力?
答案 5.88 N　9.60×10-11 N　不需要
解析 篮球所受重力G=mg=0.6×9.8 N=5.88 N;两个篮球之间的万有引力
行星所做的匀速圆周运动与我们平常生活中见到的匀速圆周运动是否符合同样的动力学规律?如果是,分析行星的受力情况。
要点提示 行星所做的匀速圆周运动与平常我们见到的匀速圆周运动一样,符合同样的动力学规律,遵守牛顿第二定律F= 。行星受到太阳的吸引力,此力提供行星绕太阳运转的向心力。
1.模型简化(1)将行星绕太阳的椭圆运动看成匀速圆周运动,太阳对行星的引力提供了行星做匀速圆周运动的向心力。(2)将天体看成质点,且质量集中在球心上。如图所示。
2.太阳对行星的引力(1)推导
(2)结论太阳对不同行星的引力,与行星的质量m成正比,与行星和太阳间距离r的二次方成反比。
3.行星对太阳的引力
4.行星与太阳间的引力
例1(多选)下列关于太阳对行星的引力的说法正确的是(　　)A.太阳对行星的引力提供行星做匀速圆周运动的向心力B.太阳对行星引力的大小与太阳的质量成正比,与行星和太阳间的距离的二次方成反比C.太阳对行星的引力是由实验得出的D.太阳对行星的引力规律是由开普勒行星运动规律和行星绕太阳做匀速圆周运动的规律推导出来的
答案 AD解析 太阳对行星的引力提供行星做匀速圆周运动的向心力,其大小是牛顿结合开普勒行星运动定律和圆周运动规律推导出来的,它不是实验得出的,但可以通过天文观测来检验其正确性,故选项A、D正确,C错误。太阳对行星的引力大小与行星的质量成正比,与行星和太阳间距离的二次方成反比,故选项B错误。
规律方法 正确认识太阳与行星间的引力(1)太阳与行星间的引力大小与三个因素有关:太阳质量、行星质量、太阳与行星间的距离。太阳与行星间引力的方向沿着二者的连线方向。(2)太阳与行星间的引力是相互的,遵守牛顿第三定律。
如图甲所示,两个挨得很近的人之间的万有引力是不是很大呢?如图乙所示,设想将一个小球放到地球的中心,小球受到的万有引力又是多少呢?
要点提示 两个挨得很近的人,不能看作质点,不能根据万有引力定律求他们间的万有引力。小球放到地球的中心,万有引力定律已不适用。地球的各部分对小球的吸引力是对称的,对称抵消,小球受的万有引力是零。
2.万有引力的四个特性
画龙点睛 任何有质量的物体间都存在万有引力,一般情况下,质量较小的物体之间万有引力忽略不计,只考虑天体间或天体对其附近的物体的万有引力。
例2有一质量为m0、半径为R的密度均匀球体,在距离球心O为2R的地方有一质量为m的质点,现在从质量为m0的球体中挖去一半径为 的小球体,如图所示,求剩下部分对m的万有引力F的大小。
规律方法“填补法”在引力求解中的应用挖去一球体后,剩余部分不再是质量分布均匀的球体,不能直接利用万有引力定律公式求解。可先将挖去部分补上来求引力,求出完整球体对质点的引力F1,再求出被挖去部分对质点的引力F2,则剩余部分对质点的引力为F=F1-F2。
变式训练2如图所示,一个质量为m的匀质实心球,半径为R。如果从球的正中心挖出一个直径为R的球,放在相距为d的地方。求两球之间的引力大小。
如图所示,人站在地球(地球被视为规则的球体)的不同位置,比如赤道、两极或者其他位置,人随地球的自转而做半径不同的匀速圆周运动,请思考:(1)人在地球的不同位置,受到的万有引力大小一样吗?(2)人在地球的不同位置,哪个力提供向心力?大小相同吗?受到的重力大小一样吗?
要点提示 (1)根据万有引力定律F=G 可知,人在地球的不同位置,受到的万有引力大小一样。(2)万有引力的一个分力提供人随地球转动需要的向心力,在地球的不同位置,向心力不同,重力是万有引力的另一个分力,所以人在地球的不同位置,受的重力大小不一样。
1.重力为地球引力的分力
2.重力和万有引力的大小关系(1)重力与纬度的关系如图所示。
(2)重力、重力加速度与高度的关系。由于地球的自转角速度很小,所以一般情况下可忽略自转的影响。
点拨地球表面的重力加速度和在离地心距离为4R处的重力加速度均由地球对物体的万有引力产生,在不考虑地球自转的情况下,物体在某一位置所受万有引力跟其重力相等。
规律方法 万有引力和重力关系的处理方法
变式训练3火星的质量和半径分别约为地球的 ,地球表面的重力加速度为g,则火星表面的重力加速度约为(　　)D.5g
变式训练4 (2021山东卷)从“玉兔”登月到“祝融”探火,我国星际探测事业实现了由地月系到行星际的跨越。已知火星质量约为月球的9倍,半径约为月球的2倍,“祝融”火星车的质量约为“玉兔”月球车的2倍。在着陆前,“祝融”和“玉兔”都会经历一个由着陆平台支撑的悬停过程。悬停时,“祝融”与“玉兔”所受着陆平台的作用力大小之比为(　　)A.9∶1B.9∶2C.36∶1D.72∶1
1.(多选)下列说法正确的是(　　)
D.在探究太阳与行星间引力的时候,牛顿认为太阳对行星的引力大于行星对太阳的引力答案 AB解析 开普勒的三大定律是通过对行星运动的观察而总结归纳出来的规律,每一条都是经验定律,故开普勒的三大定律都是在实验室无法验证的规律。太阳对行星的引力与行星对太阳的引力相等,故C、D错误。
2.若想检验“使月球绕地球运动的力”与“使苹果落地的力”遵循同样的规律,在已知月地距离约为地球半径60倍的情况下,需要验证(　　)
3.两个质量相等的均匀球体,两球心距离为r,它们之间的万有引力为F,若它们的质量都加倍,两球心之间的距离也加倍,它们之间的吸引力为(　　)
4.(多选)下列关于重力和万有引力说法正确的是(　　)A.重力和万有引力是不同性质的力B.在不考虑地球自转影响的情况下,可以认为地球表面物体的重力等于地球对它的万有引力C.由于地球自转的影响,物体的重力跟物体所处的纬度有关D.在地球两极的物体,物体的重力等于万有引力