7.2 万有引力定律 课件 -2024-2025学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

第七章 万有引力与宇宙航行 人教版高中物理 必修第二册 第2节 万有引力 一、学习目标（1min） 1、知道万有引力存在于任意两个物体之间，知道其表达式和适用范围。 2、理解万有引力定律的推导过程，认识在科学规律发现过程中大胆猜测与严格求证的重要性。 3、知道万有引力定律的发现使地球上的重物下落与天体运动完成了人类认识上的统一。 4、会用万有引力定律解决简单的引力计算问题。知道万有引力定律公式中r的物理意义，了解引力常量G的测定在科学史上的重大意义。 二、自主学习 阅读课本P49-52，完成知识填空，10min 二、自主学习 阅读课本P49-52，完成知识填空，10min 三、自学检测（4min） √ √ 三、自学检测（4min） 自学检测2（2min）“月－地检验”的结果说明 A.地面物体所受地球的引力与月球所受地球的引力是同一种性质的力 B.地面物体所受地球的引力与月球所受地球的引力不是同一种性质的力 C.地面物体所受地球的引力只与物体的质量有关，即G＝mg D.月球所受地球的引力只与月球质量有关 四、要点讲解（8min） （一)、对太阳与行星间引力的理解 1.两个理想化模型 (1)将行星绕太阳的椭圆运动看成匀速圆周运动. (2)将天体看成质点，且质量集中在球心上. 2.推导过程 四、要点讲解（8min） (二)、月—地检验 月—地检验的推理与验证 (1)月—地检验的目的：检验维持月球绕地球运动的力与使物体下落的力是否为同一种性质的力，是否都遵从“平方反比”的规律. (2)推理：月心到地心的距离约为地球半径的60倍，如果月球绕地球运动的力与地面上使物体下落的力是同一性质的力，则月球绕地球做圆周运动的向心加速度应该大约是它在地面附近下落时加速度的 (3)验证：根据已知的月地距离r，月球绕地球运动的周期T，由a月＝ ，计算出的月球绕地球的向心加速度a月，近似等于 ，则证明了地球表面的重力与地球吸引月球的力是相同性质的力. 四、要点讲解（8min） (三)、万有引力定律 (1)万有引力定律公式适用于计算质点间的相互作用，当两个物体间的距离比物体本身的尺度大得多时，可用此公式近似计算两物体间的万有引力。 (2)质量分布均匀的球体间的相互作用，可用此公式计算，式中r是两个球体球心间的距离。 (3)一个均匀球体与球外一个质点间的万有引力也可用此公式计算，式中的r是球体球心到质点的距离。 四、要点讲解（8min） (四)，万有引力定律的简单应用 四、要点讲解（8min） (五)、重力和万有引力的关系 1.物体在地球表面上所受引力与重力的关系：除两极以外，地面上其他点的物体，都围绕地轴做圆周运动，这就需要一个垂直于地轴的向心力。地球对物体引力的一个分力F′提供向心力，另一个分力为重力G，如图所示。 五、典型例题（8min） D 例1（2min）在万有引力定律的发现历程中，下列叙述符合史实的是(　　) A．开普勒通过分析第谷的天文观测数据，发现了万有引力定律 B．丹麦天文学家第谷经过多年的天文观测和记录，提出了“日心说”的观点 C．卡文迪什通过实验推算出来引力常量G的值，被誉为第一个能“称量地球质量”的人 D．伽利略利用“地—月系统”验证了万有引力定律的正确性，使得万有引力定律得到了推广和更广泛的应用 例2（2min）关于万有引力定律，下列说法正确的是(　　) A．牛顿提出了万有引力定律，并测定了引力常量的数值 B．万有引力定律只适用于天体之间 C．万有引力的发现，揭示了自然界一种基本相互作用的规律 D．地球绕太阳在椭圆轨道上运行，在近日点和远日点受到太阳的万有引力大小是相同的 C C 例4（4min）宇航员在月球表面将一片羽毛和一个铁锤从同一高度由静止同时释放，二者几乎同时落地．若羽毛和铁锤是从高度为h处下落，经时间t落到月球表面．已知引力常量为G，月球的半径为R(不考虑月球自转的影响)．求： (1)月球表面的自由落体加速度大小g月； (2)月球的质量M； (3)月球的密度ρ. 例4（4min）宇航员在月球表面将一片羽毛和一个铁锤从同一高度由静止同时释放，二者几乎同时落地．若羽毛和铁锤是从高度为h处下落，经时间t落到月球表面．已知引力常量为G，月球的半径为R(不考虑月球自转的影响)．求： (1)月球表面的自由落体加速度大小g月； (2)月球的质量M； (3)月球的密度ρ. 六、当堂练习（10min） 共6题，全部完成后核对答案 1.关于行星运动的规律，下列说法符合史实的是(　　) A．开普勒在牛顿定律的基础上，导出了行星运动的规律 B．开普勒在天文观测数据的基础上，总结出了行星运动的规律 C．开普勒总结出了行星运动的规律，找出了行星按照这些规律运动的原因 D．开普勒总结出了行星运动的规律，发现了万有引力定律 2.关于行星运动定律和万有引力定律的建立过程，下列说法正确的是(　　) A．第谷通过整理大量的天文观测数据得到行星运动规律 B．开普勒指出，地球绕太阳运动是因为受到来自太阳的引力 C．牛顿通过比较月球公转的向心加速度和地球赤道上物体随地球自转的向心加速度，对万有引力定律进行了“月地检验” D．卡文迪许在实验室里通过几个铅球之间万有引力的测量，得出了引力常量的数值 4.(多选)宇航员在地球表面以一定初速度竖直上抛一小球，经过时间t小球落回原处．若他在某星球表面以相同的初速度竖直上抛同一小球，需经过时间5t小球落回原处．已知该星球的半径与地球半径之比为R星∶R地＝1∶4，地球表面重力加速度为g，设该星球表面附近的重力加速度大小为g′，空气阻力不计，忽略地球和星球自转的影响．则(　　) A．g′∶g＝1∶5   B．g′∶g＝5∶2 C．M星∶M地＝1∶20   D．M星∶M地＝1∶80 6．“吃水不忘挖井人”，我们必须铭记物理学家们的艰苦研究，巨大贡献，他们的付出，带来了人类科学进步，下面关于科学家做的贡献，说法 正确的是（　　） A．开普勒独立观测了行星数据并总结出了开普勒三大定律 B．牛顿通过扭称实验测出了万有引力常量 C．卡文迪许被称为“第一个称量地球质量的人” D．爱因斯坦发现了相对论并成功推翻牛顿力学体系 当堂练习答案： 1. B 2.D 3.D 4.AD 5.C 6.C 本节课结束，谢谢观看！ r . 1.对万有引力定律表达式F＝Geq \f(m1m2,r2)的说明 (1)引力常量G：G＝6.67×10－11 N·m2/kg2；其物理意义为：引力常量在数值上等于两个质量都是1 kg的质点相距1 m时的相互吸引力。 (2)距离r：公式中的r是两个质点间的距离，对于质量均匀分布的球体，就是两球心间的距离。 1.任何两个物体间都存在着万有引力，但F＝Geq \f(m1m2,r2)有其适用范围，在计算万有引力的大小时注意判断是否符合适用条件。 2.在应用万有引力定律表达式F＝Geq \f(m1m2,r2)进行有关计算时，r是指两质点(或两球心，或质点与球心)之间的距离，而不是两物体(球)之间的距离。 (2)当物体在赤道上时 F′＝mω2R最大，此时重力最小 Gmin＝Geq \f(Mm,R2)－mω2R (3)从赤道到两极：随着纬度增加，向心力F′＝mω2R′减小，F′与F引夹角增大，所以重力G在增大，重力加速度增大。 因为F′、F引、G不在一条直线上，重力G与万有引力F引方向有偏差，重力大小mg<Geq \f(Mm,R2)。 (1)当物体在两极时：G＝F引，重力达到最大值Gmax＝Geq \f(Mm,R2)。 $$