第七章 2.万有引力定律-【金版新学案】2023-2024学年新教材高一物理必修第二册同步课堂高效讲义教师用书（人教版）

2．万有引力定律 【学习目标】 学科知识 学科能力 学科素养 1.太阳与行星间的引力 2.月—地检验 3.万有引力定律 4.引力常量 1.通过建立太阳和行星运动的简化模型，培养建立物理模型的意识 2.能够记忆万有引力定律的含义，并会推导万有引力定律 3.掌握万有引力表达式的适用条件及应用 4.在建立万有引力定律的过程中，学习发现问题、提出问题、猜想假设与推理论证的方法 1.物理观念：了解万有引力定律，能解释一些简单的自然现象，解决一些简单的实际问题 2.科学思维：能在熟悉的问题情境中应用万有引力定律；能对比较简单的问题进行分析和推理，获得结论 3.科学探究：能查找有关数据，并对数据进行整理，得出月—地检验的结论 4.科学态度与责任：有学习万有引力定律的内在动机，研究中坚持实事求是，在探究合作中既要坚持观点又能修正错误 知识点一　行星与太阳间的引力 如图所示，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遵从同样的动力学规律？如果是，分析行星的受力情况。 提示：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遵从同样的动力学规律，合力提供向心力，即F合＝m＝mω2r＝mr，行星做匀速圆周运动所需要的向心力由太阳对它的引力提供。 1．行星绕太阳的运动可以看作是匀速圆周运动。行星受到一个指向圆心(太阳)的引力，这个引力提供行星做匀速圆周运动的向心力。 2．若行星的质量为m，行星到太阳的距离为r，行星公转的周期为T，则行星需要的向心力的大小F＝，结合＝k，可知F＝4π2k，即F∝。 3．行星与太阳的引力在本质上和太阳与行星的引力地位完全相当，因此，行星与太阳的引力也应与太阳的质量m太成正比，即F∝。写成等式就是F＝G，式中量G与太阳、行星都没有关系。 学生用书↓第64页 1．(多选)关于太阳与行星间的引力，下列说法正确的是(　　 ) A．太阳与行星间的引力只与太阳与行星的质量有关 B．行星绕太阳沿椭圆轨道运动时，在近日点所受引力大，在远日点所受引力小 C．太阳对行星的引力大于行星对太阳的引力 D．行星绕太阳的椭圆轨道可近似看成圆轨道，其向心力来源于太阳对行星的引力 BD　[根据F＝G可知，F与行星质量m、太阳质量m太和轨道半径r均有关，选项A错误；根据F＝G知，r越小，太阳对行星的引力F越大，r越大，太阳对行星的引力F越小，选项B正确；太阳对行星的引力与行星对太阳的引力是作用力和反作用力，大小相等，选项C错误；通常情况下，行星绕太阳的运行轨道可近似看成圆轨道，其向心力由太阳对行星的引力提供，选项D正确。] 2．(多选)根据开普勒定律和圆周运动的知识可知：太阳对行星的引力F∝，行星对太阳的引力F′∝，其中M、m、r分别为太阳质量、行星质量和太阳与行星间的距离。下列说法正确的是(　　 ) A．由F∝和F′∝得，F∶F′＝m∶M B．F和F′大小相等，是作用力与反作用力 C．F和F′大小相等，是同一个力 D．太阳对行星的引力提供行星绕太阳做圆周运动的向心力 BD　[F′和F大小相等、方向相反，是作用力和反作用力，太阳对行星的引力是行星绕太阳做圆周运动的向心力，故B、D正确。] 3．(多选)(2022·唐山高一检测)如图是八大行星绕太阳运动的情景，关于太阳对行星的引力，下列说法中正确的是(　　 ) A．太阳对行星的引力等于行星做匀速圆周运动的向心力 B．太阳对行星的引力大小与行星的质量成正比，与行星和太阳间的距离成反比 C．太阳对行星的引力规律是由实验得出的 D．太阳对行星的引力规律是由开普勒定律和行星绕太阳做匀速圆周运动的规律推导出来的 AD　[太阳对行星的引力等于行星围绕太阳做圆周运动的向心力，它的大小与行星和太阳质量的乘积成正比，与行星和太阳间的距离的平方成反比，A正确，B错误；太阳对行星的引力规律是由开普勒第三定律、牛顿运动定律和匀速圆周运动规律推导出来的，C错误，D正确。] 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。 3．太阳对行星的引力效果是向心力，使行星绕太阳做匀速圆周运动。 知识点二　月—地检验 秋天苹果成熟后会从树上落下来；月球绕着地球在公转。 (1)苹果从树上脱落后，为什么落向地面而不是飞上天空？月球为什么能够绕地球转动？ (2)苹果和地球之间的作用与月球和地球之间的作用性质相同吗？如何证明？ 提示：(1)苹果受到地球的吸引作用使苹果落向地面；地球对月球的引力为月球做圆周运动提供向心力。 (2)地球对苹果的引力与地球对月球的引力性质相同，从而具有相同的表达形式；假设二者表达形式相同，则其加速度之比应与其距离二次方成反比，通过测量计算若二者加速度之比满足这