第七章 第2节 万有引力定律(Word教参)-【状元桥·优质课堂】2021-2022学年新教材高中物理必修第二册（人教版）

第2节　万有引力定律 1.了解行星绕太阳运动的原因，知道太阳与行星间存在引力的作用. 2.能利用开普勒定律和牛顿运动定律推导出太阳与行星间的引力表达式. 3.理解万有引力定律的内容、含义及适用条件，能应用万有引力定律解决实际问题. 4.认识万有引力定律的普遍性，了解引力常量G的测定在科学史上的意义. 物理观念 科学思维 科学思维 物理观念 知识点一　行星与太阳间的引力 1．太阳对行星的引力：太阳对不同行星的引力，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__，即F∝. 2．行星对太阳的引力：在引力的存在与性质上，太阳和行星的地位完全相当，因此行星对太阳的引力和太阳对行星的引力规律__相同__(设太阳质量为m太)，即F′∝. 3．太阳与行星间的引力：根据牛顿第三定律F＝F′，所以有F∝　. ，写成等式就是F＝　G 知识点二　月—地检验 1．猜想：维持月球绕地球运动的力与使物体下落的力是同一种力，遵从“__平方反比__”的规律． 2．推理：物体在月球轨道上运动时的加速度大约是它在地面附近下落时的加速度的　　. 3．结论：计算结果与预期符合得很好，这表明地面物体所受地球的引力、月球所受地球的引力，与太阳、行星间的引力遵从__相同__的规律． 知识点三　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． 2．表达式：　F＝G　. 3．引力常量G：由英国物理学家卡文迪什通过实验测量得出，通常取G＝__6.67×10－11__N·m2/kg2. 1．判断下列说法的正误． (1)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．(　　) (2)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．(　　) (3)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．(　　) (4)引力常量是牛顿首先测出的．(　　) 答案 (1)√　(2)√　(3)×　(4)× 2．一个篮球的质量为0.6 kg，它所受的重力是多少？试估算操场上相距0.5 m的两个篮球之间的万有引力大小． 答案 重力G＝mg＝0.6×9.8 N＝5.88 N；万有引力F＝G N≈9.6×10－11 N. ＝6.67×10－11× 考点一　对太阳与行星间引力的理解 【例题1】 (多选) 关于太阳与行星间的引力，下列说法正确的是(　　) A．由于地球比木星离太阳近，所以太阳对地球的引力一定比对木星的引力大 B．行星绕太阳沿椭圆轨道运行时，在近地点受引力大，在远地点受引力小 C．由F＝G，由此可见，G与F和r2的乘积成正比，与M和m的乘积成反比 可知G＝ D．行星绕太阳运行的椭圆轨道可近似看作圆形轨道，其向心力来源于太阳对行星的引力 思维导引：理解太阳与行星间引力的产生原因与引力公式的推导过程，分清因变量和自变量． 答案　BD 解析　由F＝G可以看出，太阳对行星的引力不仅与行星到太阳的距离r有关，还与行星的质量m有关，选项A错误；在行星运动过程中，M、m不变，F只取决于行星到太阳的距离r，选项B正确；G是引力常量，与M、m、r及F均无关，选项C错误；行星运动的椭圆轨道较接近圆形，故可近似看作圆形轨道，由于行星运动过程中可认为只受到太阳对其引力作用，故其向心力是由太阳对其引力提供的，选项D正确． 【变式1】 把行星运动近似看成匀速圆周运动以后，开普勒第三定律可写为T2＝，则可推得(　　) A．行星受太阳的引力为F＝k B．行星受太阳的引力都相同 C．行星受太阳的引力为F＝ D．质量越大的行星受太阳的引力一定越大 答案　C 解析　由于匀速圆周运动中向心加速度可表示为a＝，选项A错误，C正确；由上述表达式可知，行星受到太阳的引力不仅与行星的质量有关，还与行星到太阳的距离有关，故质量大的行星所受引力不一定大，选项B、D错误．，而匀速圆周运动的向心力就是合外力，且可认为行星运动过程中只受到太阳的引力作用，故由牛顿第二定律F＝ma可得F＝ 考点二　对万有引力定律的理解与应用 【例题2】 已知某星球的质量是地球质量的.一名宇航员来到该星球，宇航员在该星球上所受的万有引力大小是他在地球上所受万有引力大小的(　　) ，直径是地球直径的 A. B． C．2倍 D．4倍 思维导引：理解万有引力定律的公式和使用条件，直接将数据代入公式中进行计算． 答案　B 解析　宇航员在地球上所受的万有引力F1＝G，选项B正确，A、C、D错误．＝＝R1，得M1，R2＝，由题知M2＝，宇航员在该星球上所受的万有引力F2＝G 【变式2】 如图所示，两球间的距离为r，两球的质量分布均匀，质量大小分别为m1、m2，半径大