7.2 万有引力定律（好课件）-2022-2023学年高一物理同步备课精编优选课件+导学案（人教版2019必修第二册）

§2 万有引力定律 高一物理（人教版2019） 必修 第二册 第七章 万有引力与宇宙航行 各行星都围绕太阳运行，说明太阳与行星之间引力是使行星如此运动的主要原因。引力的大小和方向能确定吗？ 新课引入 思考与讨论： 新课引入 科学家们的探索： 胡克 胡克等人认为，行星绕太阳运动是因为受到了太阳对它的引力，证明了如果行星的轨道是圆形的，它所受的引力大小跟行星到太阳的距离的二次方成反比。但由于关于运动和力的清晰概念是由牛顿建立的，当时没有这些概念，因此他们无法深入研究。 新课引入 科学家们的探索： 牛顿 牛顿在前人对惯性研究的基础上，开始思考“物体怎样才会不沿直线运动”这一问题，他的回答是：以任何方式改变速度，都需要力。使行星沿圆或椭圆运动，需要指向圆心或椭圆焦点的力，这个力应该是太阳对它的引力。 太阳 行星 a 行星 r 行星绕太阳做匀速圆周运动 1.模型建构 一、行星与太阳的引力 简化 新课讲授 （1）若已知质量为m的某行星绕太阳做匀速圆周运动，轨道半径为r，线速度为v，求太阳对行星的向心力。 2.推导太阳对行星的引力 一、行星与太阳的引力 （2）天文观测可得到行星的公转周期T，线速度v与公转周期T的关系是怎样的？写出用公转周期T表示的向心力的表达式。 新课讲授 （3）不同行星的公转周期是不同的，引力跟太阳与行星间的距离关系的表达式中不应出现周期T， 如何消去周期T? 消去T 一、行星与太阳的引力 2.推导太阳对行星的引力 新课讲授 3.结论： （2）行星对太阳的引力跟太阳的质量成正比，与行星、太阳之间的距离的二次方成反比. F 太阳 Fˊ 一、行星与太阳的引力 （1）太阳对行星的引力跟行星的质量成正比，与行星、太阳之间的距离的二次方成反比.即 新课讲授 G为比例系数，与太阳、行星无关。 （3）太阳与行星间引力的大小与太阳的质量、行星的质量成正比，与两者距离的二次方成反比.方向：沿着太阳与行星间的连线 作用力和反作用力 一、行星与太阳的引力 3.结论： 新课讲授 为什么月球也不会飞离地球呢？ 月球和地球之间存在引力 什么力使得苹果不能离开地球? 地球与苹果的引力？ 拉住月球使它绕地球运动的力，与拉着苹果使它下落的力，以及众行星与太阳之间的作用力是不是同一种力，遵循相同的规律? 重力？ 二、月-地检验 新课讲授 10 1.检验目的：地球和月球之间的吸引力是否与地球吸引苹果的力为同一种力． 2.检验原理： 二、月-地检验 新课讲授 假设是同一性质的力。 根据牛顿第二定律得： 苹果自由落体加速度： 月球绕地球做圆周运动的向心加速度： 由r＝60R得： 下列是当时可以测量的数据，如何证明地球表面的物体受力满足“平方反比”的关系？ 地表重力加速度：g = 9.8m/s2 地球半径： R = 6400×103m 月亮周期： T = 27.3天≈2.36×106s 月亮轨道半径： r ≈ 60R=3 .84×108m ？ 计算验证： 计算结果： 新课讲授 3.数据表明，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，真的遵从相同的规律！ 我们的思想还可以更加解放！ 是否宇宙中任意两个物体之间都有这样的力呢? 新课讲授 二、月-地检验 3.公式： 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,与它们之间距离的二次方成反比. 2.方向：在两物体的连线上. 三、万有引力定律 新课讲授 4．万有引力定律的适用条件： （1）万有引力定律公式适用于质点之间的引力大小的计算。 （2）对于实际物体间的相互作用，当两个物体间的距离远远大于物体本身的大小（物体可视为质点）时也适用。 （3）两个质量分布均匀的球体间的引力大小可用万有引力定律公式求解，公式中的r为两球心之间的距离。 新课讲授 三、万有引力定律 m1 m2 r 15 新课讲授 思考讨论： 某同学认为两只小猫距离非常近时，根据公式F= 得出：r→0时，F→∞。你认为这位同学的想法正确吗？为什么？ 5．万有引力定律的特性： （1）普遍性：万有引力存在于宇宙中任何有质量的物体之间。 （2）相互性：两个物体间相互作用的引力是一对作用力和反作用力，符合力的相互作用。 （3）宏观性：天体间万有引力较大，它是支配天体运动的原因。地面物体间、微观粒子间的万有引力微小，不足以影响物体的运动，故常忽略不计。 （4）特殊性：两个物体间的万有引力只与它们本身的质量有关，与它们之间的距离有关，与所在空间的性质无关。 三、万有引力定律 新课讲授 17 新课讲授 三、万有引力定律 6.万有