《2018-2019學(xué)年高中物理 第三章 萬(wàn)有引力定律及其應(yīng)用 第一節(jié) 萬(wàn)有引力定律課件 粵教版必修2.ppt》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2018-2019學(xué)年高中物理 第三章 萬(wàn)有引力定律及其應(yīng)用 第一節(jié) 萬(wàn)有引力定律課件 粵教版必修2.ppt（36頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、第一節(jié) 萬(wàn)有引力定律,第三章 萬(wàn)有引力定律及其應(yīng)用,內(nèi)容索引,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),重點(diǎn)探究 啟迪思維 探究重點(diǎn),自主預(yù)習(xí),1.兩種對(duì)立的學(xué)說(shuō),一、天體的運(yùn)動(dòng),地心說(shuō)： 是宇宙的中心，是靜止不動(dòng)的，太陽(yáng)、月亮以及其他行星都繞 運(yùn)動(dòng),日心說(shuō)： 是宇宙的中心，是靜止不動(dòng)的，地球和其他行星都圍繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng),地球,地球,太陽(yáng),局限性：都把天體的運(yùn)動(dòng)看得很神圣，認(rèn)為天體的運(yùn)動(dòng)必然是最完美和諧的 運(yùn)動(dòng).但開(kāi)普勒利用圓周運(yùn)動(dòng)模型描述火星的運(yùn)動(dòng)時(shí)，發(fā)現(xiàn)計(jì)算所得數(shù)據(jù)和丹麥天文學(xué)家 的觀測(cè)數(shù)據(jù)不符.,勻速圓周,第谷,2.開(kāi)普勒行星運(yùn)動(dòng)定律 (1)第一定律(又稱軌道定律)：所有的

2、行星圍繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的軌道都是 ，太陽(yáng)位于橢圓的一個(gè) 上.如圖1所示. (2)第二定律(又稱面積定律)：行星和太陽(yáng)之間的連線，在相等的時(shí)間內(nèi)掃過(guò) .如圖2所示.,圖2,(3)第三定律(又稱周期定律)：行星繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)周期的 和軌道半長(zhǎng)軸的 成 .,橢圓,焦點(diǎn),相同的面積,平方,立方,正比,1.內(nèi)容：宇宙間的一切物體都是互相吸引的.兩個(gè)物體間引力的方向在它們的 上，引力的大小跟它們的 成正比，跟它們之間的 成反比. 2.公式：F . (1)G為引力常數(shù)，其數(shù)值由英國(guó)科學(xué)家 測(cè)量得出，常取G Nm2/kg2. (2)r為兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)間的距離或質(zhì)量均勻的兩個(gè)球體的 之間的距離.,二、萬(wàn)有引力定律,連線,質(zhì)量的

3、乘積,距離的二次方,卡文迪許,6.671011,球心,即學(xué)即用 1.判斷下列說(shuō)法的正誤. (1)太陽(yáng)系中所有行星都繞太陽(yáng)做橢圓運(yùn)動(dòng)，且它們到太陽(yáng)的距離各不相同. ( ) (2)太陽(yáng)系中越是離太陽(yáng)遠(yuǎn)的行星，運(yùn)行周期就越大.( ) (3)圍繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的各行星的速率是不變的.( ) (4)不能看成質(zhì)點(diǎn)的兩物體間不存在相互作用的引力.( ) (5)行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的橢圓軌道可以近似地看成圓形軌道，其向心力來(lái)源于太陽(yáng)對(duì)行星的引力.( ) (6)由FG 知，兩物體間距離r減小時(shí)，它們之間的引力增大.( ),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F_ N，一個(gè)物體

4、的重力F_ N，萬(wàn)有引力F與重力F的比值為_(kāi).(已知引力常數(shù)G6.671011 Nm2/kg2，重力加速度g10 m/s2),答案,6.671011,10,6.671012,重點(diǎn)探究,一、對(duì)開(kāi)普勒定律的理解,1.開(kāi)普勒第一定律解決了行星軌道問(wèn)題. 行星的運(yùn)行軌道都是橢圓，不同行星軌道的半長(zhǎng)軸不同，即各行星的橢圓軌道大小不同，但所有軌道都有一個(gè)共同的焦點(diǎn)，太陽(yáng)在此焦點(diǎn)上.因此開(kāi)普勒第一定律又叫軌道定律. 2.開(kāi)普勒第二定律解決了行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的速度大小問(wèn)題. (1)如圖3所示，如果時(shí)間間隔相等，由開(kāi)普勒第二定律 知，面積SASB，可見(jiàn)離太陽(yáng)越近，行星在相等時(shí)間內(nèi) 經(jīng)過(guò)的弧長(zhǎng)越長(zhǎng)，即行星的速率越大

5、.因此開(kāi)普勒第二定 律又叫面積定律.,圖3,(2)近日點(diǎn)、遠(yuǎn)日點(diǎn)分別是行星距離太陽(yáng)的最近點(diǎn)、最遠(yuǎn)點(diǎn).同一行星在近日點(diǎn)速度最大，在遠(yuǎn)日點(diǎn)速度最小. 3.開(kāi)普勒第三定律解決了行星周期的長(zhǎng)短問(wèn)題.,圖4,(1)如圖4所示，由 k知橢圓軌道半長(zhǎng)軸越長(zhǎng)的行星，其公轉(zhuǎn)周期越長(zhǎng)，因此第三定律也叫周期定律.常量k與行星無(wú)關(guān)，只與太陽(yáng)有關(guān). (2)該定律不僅適用于行星繞太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)，也適用于衛(wèi)星繞地球的運(yùn)動(dòng)，其中常量k與衛(wèi)星無(wú)關(guān)，只與地球有關(guān)，也就是說(shuō)k值大小由中心天體決定.,例1 (多選)關(guān)于行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的說(shuō)法正確的是 A.太陽(yáng)系中的八大行星有一個(gè)共同的軌道焦點(diǎn) B.太陽(yáng)系中的八大行星的軌道有的是圓形，并不都

6、是橢圓 C.行星的運(yùn)動(dòng)方向總是沿著軌道的切線方向 D.行星的運(yùn)動(dòng)方向總是與它和太陽(yáng)的連線垂直,答案,解析,解析 太陽(yáng)系中的八大行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的軌道都是橢圓，而太陽(yáng)位于八大行星橢圓軌道的一個(gè)公共焦點(diǎn)上，選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤； 行星的運(yùn)動(dòng)是曲線運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)方向總是沿著軌道的切線方向，選項(xiàng)C正確； 行星從近日點(diǎn)向遠(yuǎn)日點(diǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，行星的運(yùn)動(dòng)方向和它與太陽(yáng)連線的夾角大于90，行星從遠(yuǎn)日點(diǎn)向近日點(diǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，行星的運(yùn)動(dòng)方向和它與太陽(yáng)連線的夾角小于90，選項(xiàng)D錯(cuò)誤.,例2 (多選)關(guān)于衛(wèi)星繞地球的運(yùn)動(dòng)，根據(jù)開(kāi)普勒定律，我們可以推出的正確結(jié)論有 A.人造地球衛(wèi)星的軌道都是橢圓，地球在橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上 B.衛(wèi)星繞地球運(yùn)動(dòng)

7、的過(guò)程中，其速率與衛(wèi)星到地心的距離有關(guān)，距離小 時(shí)速率小 C.衛(wèi)星離地球越遠(yuǎn)，周期越大 D.同一衛(wèi)星繞不同的行星運(yùn)動(dòng)， 的值都相同,答案,解析,解析 由開(kāi)普勒第一定律知：所有地球衛(wèi)星的軌道都是橢圓，且地球位于所有橢圓的公共焦點(diǎn)上，A正確； 由開(kāi)普勒第二定律知：衛(wèi)星離地心的距離越小，速率越大，B錯(cuò)誤； 由開(kāi)普勒第三定律知：衛(wèi)星離地球越遠(yuǎn)，周期越大，C正確； 開(kāi)普勒第三定律成立的條件是對(duì)同一行星的不同衛(wèi)星，有 常量，對(duì)于繞不同行星運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星，該常量不同，D錯(cuò)誤.,如圖5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. (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

8、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)？,二、萬(wàn)有引力定律,導(dǎo)學(xué)探究,答案,答案 任意兩個(gè)物體間都存在著萬(wàn)有引力.但由于地球上物體的質(zhì)量一般很小(相比于天體質(zhì)量)，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.,圖5,(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,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FG ，式中G為引力常數(shù).G6.671011 Nm2/kg2，由英國(guó)科學(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；

9、(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 (1)在以下三種情況下可以直接使用公式FG 計(jì)算： 求兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)間的萬(wàn)有引力：當(dāng)兩物體間距離遠(yuǎn)大于物體本身大小時(shí)，物體可看成質(zhì)點(diǎn)，公式中的r表示兩質(zhì)點(diǎn)間的距離.,知識(shí)深化,求兩個(gè)均勻球體間的萬(wàn)有引力：公式中的r為兩個(gè)球心間的距離. 一個(gè)質(zhì)量分布均勻的球體與球外一個(gè)質(zhì)點(diǎn)的萬(wàn)有引力：r指質(zhì)點(diǎn)到球心的距離. (2)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)FG 得出r0時(shí)F的結(jié)論而違背公式的物理含義.因?yàn)椋藭r(shí)由于r0，物體已不再能看成質(zhì)點(diǎn)，萬(wàn)有引力公式已不再適用. (3)當(dāng)物體不能看成質(zhì)點(diǎn)時(shí)，可

10、以把物體假想分割成無(wú)數(shù)個(gè)質(zhì)點(diǎn)，求出物體上每一個(gè)質(zhì)點(diǎn)與另一個(gè)物體上所有質(zhì)點(diǎn)間的萬(wàn)有引力，然后求合力.,例3 (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FG ，下列說(shuō)法中正確的是 A.公式中的G是引力常數(shù)，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 引力常數(shù)G的值是由英國(guó)科學(xué)家卡文迪許通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)定的，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

11、能看成質(zhì)點(diǎn)，萬(wàn)有引力公式不再適用，B錯(cuò)誤.,例4 如圖6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,圖6,答案,解析,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，所以重力不等于萬(wàn)有引力而是近似等于萬(wàn)有引力，如圖7，萬(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)有這么大偏差. (1)物體在一般位置時(shí),三、重力和萬(wàn)有引力的關(guān)系,圖7,Fmr2，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mgG .,(2)

12、當(dāng)物體在赤道上時(shí)，F(xiàn)達(dá)到最大值Fmax， FmaxmR2，此時(shí)重力最?。?(3)當(dāng)物體在兩極時(shí)F0,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. (4)由于地球自轉(zhuǎn)角速度很小，自轉(zhuǎn)所需向心力很小，一般情況下認(rèn)為重力近似等于萬(wàn)有引力，mgG ，g為地球表面的重力加速度.,2.重力與高度的關(guān)系 若距離地面的高度為h，則mgG (R為地球半徑，g為離地面h高度處的重力加速度).所以在同一緯度距地面越高，物體的重力加速度越小，則物體所受的重力也越小.,例5 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/s

13、2)： (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 3.375 m,答案,解析,達(dá)標(biāo)檢測(cè),1,2,3,1.(對(duì)開(kāi)普勒定律的認(rèn)識(shí))關(guān)于行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的下列說(shuō)法中正確的是 A.所有行星都在同一橢圓軌道上繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng) B.行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)時(shí)太陽(yáng)位于行星橢圓軌道的焦點(diǎn)處 C.離太陽(yáng)越近的行星運(yùn)動(dòng)周期越長(zhǎng) D.行星在某橢圓軌道上繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，其速度大小與行星和太陽(yáng) 之間的距離有關(guān)，距離小時(shí)速度小，距離大時(shí)速度大,4,5,答案,解析,1,2,3,解析 行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的軌道是橢圓，并不是所有行星都在同一個(gè)

14、橢圓軌道上運(yùn)行，選項(xiàng)A錯(cuò)誤； 由開(kāi)普勒第一定律可知，行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的軌道是橢圓，太陽(yáng)在橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上，選項(xiàng)B正確； 由開(kāi)普勒第三定律可知 k，故可知離太陽(yáng)越遠(yuǎn)的行星，公轉(zhuǎn)周期越長(zhǎng)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤； 由開(kāi)普勒第二定律可知，行星與太陽(yáng)間的連線在相同時(shí)間內(nèi)掃過(guò)的面積相等，故在近日點(diǎn)處速度大，在遠(yuǎn)日點(diǎn)處速度小，選項(xiàng)D錯(cuò)誤.,4,5,1,2,3,4,5,2.(開(kāi)普勒定律的應(yīng)用)如圖8所示是行星m繞恒星M運(yùn)動(dòng)情況的示意圖，下列說(shuō)法正確的是 A.速度最大點(diǎn)是B點(diǎn) B.速度最小點(diǎn)是C點(diǎn) C.m從A到B做減速運(yùn)動(dòng) D.m從B到A做減速運(yùn)動(dòng),答案,圖8,3.(對(duì)萬(wàn)有引力定律的理解)關(guān)于萬(wàn)有引力和萬(wàn)有引力定律的理解正

15、確的是 A.不能看成質(zhì)點(diǎn)的兩物體間不存在相互作用的引力 B.只有能看成質(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.引力常數(shù)的大小首先是牛頓測(cè)出來(lái)的，且約等于6.671011 Nm2/kg2,1,2,3,4,5,答案,解析,解析 任何物體間都存在相互作用的引力，故稱為萬(wàn)有引力，A錯(cuò)； 兩個(gè)質(zhì)量分布均勻的球體間的萬(wàn)有引力也能用F 來(lái)計(jì)算，B錯(cuò)； 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)； 引力常數(shù)G是由卡文迪許首先精確測(cè)出的，D錯(cuò).,1,2,3,4,5,4.(萬(wàn)有引力定律的簡(jiǎn)單應(yīng)用)兩個(gè)完全相同的實(shí)心均質(zhì)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,1,2,3,4,5,答案,解析,5.(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,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：,1,2,3,4,5,答案,解析,