7.2 万有引力定律 课件-2023-2024学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

思维导图 今天我们一起学习万有引力定律 椭圆轨道 圆轨道 简化 开普勒三定律 建立模型： 由开普勒行星运动定律咱们知道，行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，为了研究问题方便，我们把椭圆轨道简化成圆轨道处理，简化后，开普勒三定律的内容可以表述成什么呢？ 开普勒定律的内容不知适用于行星，也适用于其他天体。 4 建立模型： 我们以太阳、地球和月球为例，以太阳为参考系，地球绕太阳做匀速圆周运动，以地球为参考系，月球绕地球做匀速圆周运动 建立模型： 中心天体M 环绕天体m r 周期为T 我们建立这样的模型，中心天体M处于圆心处，环绕天体m绕中心天体做匀速圆周运动，圆半径r就是两个天体间的距离，环绕天体的公转周期用T表示。 提出问题： 环绕天体和中心天体间的引力提供向心力， 引力的大小? 我们已经知道环绕天体和中心天体间的引力提供圆运动的向心力，那么这个引力的大小可能和哪些因数有关呢？。 r3 T2 =k m：环绕天体的质量 r：中心天体和环绕天体的距离 理论推导： 中心天体M 环绕天体m 圆运动半径为r 周期为T F 加速度是运动和力的桥梁，由圆运动半径和周期可以得到向心加速度，进而得到引力的表达式。又由开普勒第三定律，我们把T2用r和k表示。引力的表达式可以写成这样。4π方是常数，m是环绕天体的质量，r是中心天体和环绕天体的距离，那么k和什么因数有关呢？还是说他和π一样是个常数？ 科学探究： 任务一：选择合适的数据，分别计算地球环绕太阳运行、月球环绕地球运行、人造卫星环绕地球运行的 k 值。 这是课后习题中涉及到的数据，咱们来计算几个K值，看看它究竟和哪些因数有关。请同学们完成任务一。咱们分工合作，这两组同学计算地球环绕太阳运行的K值，这两组同学计算月球环绕地球运行的K值，这两组同学计算人造卫星环绕地球运行的K值。那个组先算出来请把结果写在黑板上。 任务二： 根据计算结果猜想 k 的表达式，并进行验证。 例题： 1、3、4 请仔细观察我们的数据，同学们有什么发现呢？说明我们猜测的方向是正确的，是成正比吗？怎么进一步验证呢？ 任务三： 验证地面物体受到的引力和天体间的引力是同种性质力。 我们知道地面物体由于地球吸引受到的力叫重力，那重力和天体间的引力是同种性质力吗？如何验证？ 既然天体间的引力和地上的物体受到的重力性质一样，把以上结论推广到宇宙中的一切物体，这就是万有引力定律。。。。今天我们有这么多数据作为依据，要把这个结论推广到宇宙中任意两个物体都需要足够的勇气。三百多年前牛顿既不知道天体的质量也测不出引力常量，他能发现万有引力定律，凭借着他对自然规律敏锐的洞察力、大胆猜想。卓越的数学才华、严格求证，还有几十年如一日的专研精神。 实验数据： G=6.67×10-11 N·m2/kg2 （普适性） 微小量放大 历史上，引力常量值是由英国物理学家卡文迪什在1798年测得的。他使用了精巧的扭秤装置，采用微小量放大的思想测量得到了几个铅球间的引力，进而推算出了引力常量的值，后来人们又测量了多种物体间的引力得到的引力常量值都是一样的。这也是万有引力定律正确的最直接证据。 国际上最好的引力物理实验室之一，2018年采用精密扭秤周期法测得了当时最精确的引力常量G的值。 作业： 读一读：拓展学习、科学漫步 写一写：课本54页课后习题 学一学：万有引力理论的成就 试卷第 1 页，总 6 页 万有引力与航天高考真题汇编 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．2021 年 2 月，执行我国火星探测任务的“天问一号”探测器在成功实施三次近火制动 后，进入运行周期约为 1.8×105s 的椭圆形停泊轨道，轨道与火星表面的最近距离约为 2.8×105m。已知火星半径约为3.4×106m，火星表面处自由落体的加速度大小约为3.7m/s2， 则“天问一号”的停泊轨道与火星表面的最远距离约为（ ） A．6×105m B．6×106m C．6×107m D．6×108m 2．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”所受陆平台的作用力大小之比为（ ） A．9∶1 B．9∶2 C．36∶1 D．72∶1 3．科学家对银河系中心附近的恒星 S2 进行了多年的持续观