第3章 第2节 万有引力定律（课件PPT）-【优化指导】2026-2027学年高中物理必修第二册（教科版2019）

万有引力定律 第2节　万有引力定律 第三章 高中物理 必修 第二册 J 返回导航 物理观念 科学探究 科学态度与责任 1.了解万有引力定律得出的过程和思路。 2．理解万有引力定律内容、含义及适用条件。 月—地检验 　　认识万有引力定律的普遍性，能应用万有引力定律解决实际问题。 高中物理 必修 第二册 J 返回导航 一、苹果落地引发的思考 1．牛顿的思考 苹果由于受到地球的_________落向地面；月球不沿直线运动而是绕地球做圆周运动，表明月球受到方向指向______的向心力作用。 吸引力 地心 必备知识 自主学习 高中物理 必修 第二册 J 返回导航 2．思考的结论 (1)月球必定受到______对它的引力作用。 (2)苹果落地过程中苹果与月球在运动中受到的都是地球对它们的______。 (3)行星围绕太阳运动的向心力由______对______的引力提供。 地球 引力 太阳 行星 必备知识 自主学习 高中物理 必修 第二册 J 返回导航 二、万有引力定律的建立 1．太阳与行星间的引力 (1)模型简化：行星以太阳为圆心做____________运动，太阳对行星的引力提供了行星做____________运动的向心力。 匀速圆周 匀速圆周 必备知识 自主学习 高中物理 必修 第二册 J 返回导航 (2)推导过程 ①太阳对行星的引力 必备知识 自主学习 高中物理 必修 第二册 J 返回导航 必备知识 自主学习 高中物理 必修 第二册 J 返回导航 必备知识 自主学习 高中物理 必修 第二册 J 返回导航 相互作用 反比 质点 球心 必备知识 自主学习 高中物理 必修 第二册 J 返回导航 三、引力常量 1．英国物理学家____________利用扭秤实验，较准确地测出了引力常量G＝6.67×10-11 N·m2/kg2。 2．意义：应用________________能进行定量运算，利用________ __________可以计算出天体的质量，显示出其真正的实用价值。 卡文迪许 万有引力定律 万有引 力定律 必备知识 自主学习 高中物理 必修 第二册 J 返回导航 √ 判断下列说法的正误。(对的画“√”，错的画“×”) (1)公式中G是比例系数，与太阳和行星都没关系。(　　　) (2)地球对月球的引力大于月球对地球的引力。(　　　) (3)根据万有引力公式可知，当两个物体的距离趋近于零时，万有引力趋近于无穷大。(　　　) (4)引力常量是牛顿首先测出的。(　　　) × × × 必备知识 自主学习 高中物理 必修 第二册 J 返回导航 11 苹果由于受到地球的吸引力而落向地面，月球由于受到地球的引力绕地球做圆周运动。 [问题设计] 这两个引力是同种性质的力吗？ 提示：是的。 关键能力 互动探究 高中物理 必修 第二册 J 返回导航 1．太阳与行星间引力规律的推导 (1)匀速圆周运动模型：由于太阳系中行星绕太阳做椭圆运动的轨迹的两个焦点靠得很近，行星的运动轨迹非常接近圆，所以将行星的运动看成匀速圆周运动。 (2)质点模型：由于天体间的距离很远，研究天体间的引力时将天体看成质点，即天体的质量集中在球心上。 关键能力 互动探究 高中物理 必修 第二册 J 返回导航 2．推导过程 (1)太阳对行星的引力 关键能力 互动探究 高中物理 必修 第二册 J 返回导航 (2)太阳与行星间的引力 关键能力 互动探究 高中物理 必修 第二册 J 返回导航 画龙点睛：太阳与行星间的引力的特点：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，与两者距离的平方成反比。太阳与行星间引力的方向沿着二者的连线方向。 关键能力 互动探究 高中物理 必修 第二册 J 返回导航 D 关键能力 互动探究 高中物理 必修 第二册 J 返回导航 17 解 析 高中物理 必修 第二册 J 返回导航 正确认识太阳与行星间的引力 (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。 (4)太阳与行星间的引力既与太阳的质量成正比，也与行星的质量成正比。 关键能力 互动探究 高中物理 必修 第二册 J 返回导航 [练1] (多选)在探究太阳与行星间的引力的思考中，属于牛顿的猜想的是 (　　) A．使行星沿圆轨道运动，需要一个指向圆心的力，这个力就是太阳对行星的吸引力 B．行星运动的半径越大，其做圆周运动的运动周期越大 C．行星运动的轨道是一个椭圆 D．任何两个物体之间都存在太阳和行星之间存在的这种类型的引力 AD 关键能力 互动探究 高中物理 必修 第二册 J 返回导航 解 析 牛顿认为任何方式改变速度都需要力(这种力存在于任何两物体之间)，行星沿圆或椭圆运动，需要指向圆心或椭圆焦点的力，这个力是太阳对它的引力。 高中物理 必修 第二册 J 返回导航 [问题设计] (1)任意两个物体之间都存在万有引力吗？为什么通常两个物体间感受不到万有引力，而太阳对行星的引力可以使行星围绕太阳运转？ (2)地球对人的万有引力与人对地球的万有引力大小相等吗？ 关键能力 互动探究 高中物理 必修 第二册 J 返回导航 提示：(1)任意两个物体间都存在着万有引力。但由于地球上物体的质量一般很小(与天体质量相比)，地球上两个物体间的万有引力远小于地面对物体的摩擦力，通常感受不到，但天体质量很大，天体间的引力很大，对天体的运动起决定作用。 (2)相等。它们是一对相互作用力。 关键能力 互动探究 高中物理 必修 第二册 J 返回导航 关键能力 互动探究 高中物理 必修 第二册 J 返回导航 关键能力 互动探究 高中物理 必修 第二册 J 返回导航 关键能力 互动探究 高中物理 必修 第二册 J 返回导航 3．万有引力定律的适用条件 严格地说，万有引力定律适用于计算质点间的相互作用的引力大小。常见情况如下： (1)适用于计算两个质量分布均匀的球体间的万有引力，其中r是两个球体球心间的距离。 (2)计算一个均匀球体与球外一个质点间的万有引力，其中r为球心与质点间的距离。 (3)当两个物体间的距离远远大于物体本身的大小时，公式也近似适用，其中r为两物体质心间的距离。 关键能力 互动探究 高中物理 必修 第二册 J 返回导航 画龙点睛：万有引力存在于任何物体之间，但当物体间距r趋近于零时，物体不能视为质点，万有引力定律不再适用，故不能得出r趋近于零时，物体间万有引力趋近于无穷大的结论。 关键能力 互动探究 高中物理 必修 第二册 J 返回导航 【例2】 (2024·广西卷)潮汐现象出现的原因之一是在地球的不同位置海水受到月球的引力不相同。图中a、b和c处单位质量的海水受月球引力大小在 (　　) A．a处最大 B．b处最大 C．c处最大 D．a、c处相等，b处最小 A 关键能力 互动探究 高中物理 必修 第二册 J 返回导航 解 析 高中物理 必修 第二册 J 返回导航 B 关键能力 互动探究 高中物理 必修 第二册 J 返回导航 解 析 高中物理 必修 第二册 J 返回导航 1．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 D．月球所受地球的引力，只与月球的质量有关 A 素养训练 学业评价 高中物理 必修 第二册 J 返回导航 解 析 高中物理 必修 第二册 J 返回导航 A 素养训练 学业评价 高中物理 必修 第二册 J 返回导航 解 析 高中物理 必修 第二册 J 返回导航 3．(多选)关于引力常量G，下列说法正确的是 (　 　) A．在国际单位制中，G的单位是N·m2/kg2 B．在国际单位制中，G的数值等于两个质量各1 kg的质点，相距1 m时的相互吸引力 C.在不同星球上，G的数值不一样 D．在不同的单位制中，G的数值不一样 ABD 素养训练 学业评价 高中物理 必修 第二册 J 返回导航 解 析 高中物理 必修 第二册 J 返回导航 D 素养训练 学业评价 高中物理 必修 第二册 J 返回导航 解 析 高中物理 必修 第二册 J 返回导航 课时梯级训练(12) 高中物理 必修 第二册 J 返回导航 谢谢观看 必备知识 自主学习 高中物理 必修 第二册 J 返回导航 ⇒F∝ ②行星对太阳的引力：根据牛顿第三定律，行星对太阳的引力F′∝。 ③太阳与行星间的引力：由于F∝、F′∝，且F＝F′，则有F∝，写成等式F＝，式中G为比例系数。 2．月—地检验 根据牛顿第二定律，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或。 3．万有引力定律 (1)内容：任何两个物体之间都存在____________的引力，引力的大小与这两个物体的质量的乘积成正比，与这两个物体之间的距离的平方成______。 (2)公式：F＝G，式中质量的单位用kg，距离的单位用m，力的单位用N，G为引力常量，是一个与物质种类无关的普适常量。 (3)适用条件：①适用于相距很远的天体，这时可以将其看作______。 ②适用于质量均匀分布的球体，这时r指______间的距离。 探究点一___万有引力定律的建立 【例1】 根据开普勒关于行星运动的规律和圆周运动的知识知：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．由于F′∝和F∝，得F∶F′＝m∶M B．F和F′大小相等，是对平衡力 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 F′和F大小相等、方向相反，是作用力和反作用力，太阳对行星的引力提供行星绕太阳做圆周运动的向心力，D正确。 探究点二___万有引力公式与引力常量 牛顿说：我们必须普遍地承认，一切物体，不论是什么，都被赋予了相互引力的原理。 1．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地面附近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使地面附近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地面附近物体自由下落时加速度的。 (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＝r，计算出的月球绕地球运转的向心加速度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。 2．万有引力定律表达式F＝G，式中G为引力常量。G＝6.67×10-11 N·m2/kg2，由英国物理学家卡文迪许在实验室中比较准确地测出。 测定G值的意义：(1)证明了万有引力定律的存在；(2)使万有引力定律有了真正的实用价值。 根据万有引力公式F＝G，可知题图中a处单位质量的海水受到月球的引力最大，A正确。 [练2] 两个可视为质点的物体相距为R时，其相互作用的万有引力大小为F。若将两个物体间的距离增大为2R，其相互作用的万有引力大小变为 (　　) A．F B．F C．4F D．2F 根据万有引力定律公式F＝知，两物体间的距离增大为原来的2倍，则万有引力变为原来的，即为，B正确。 通过完全独立的途径得出相同的结果，证明地球表面上的物体受地球的引力和星球之间的引力是同一种性质的力，A正确，B错误；由万有引力公式F＝G知，引力与两个相互作用的物体的质量都有关系，C、D错误。 2．(2025·江苏盐城高一期末)如图所示，若将月球视为质量分布均匀的球体，其质量为M、半径为R，嫦娥五号探测器质量为m，引力常量为G，则此时月球对嫦娥五号探测器的万有引力大小为 (　　) A．G B．G C．G D．G 根据万有引力定律可知月球对嫦娥五号的万有引力大小F＝G，A正确。 根据万有引力定律，F＝G，由单位推导可知，G的单位为N·m2/kg2，A正确；由万有引力定律公式整理可得G＝。当两个质量各1 kg的质点相距1 m时，相互吸引力的大小即为G的数值，B正确；在不同星球上，G的数值是一样的，C错误；当用不同的单位制时，G的数值不同，D正确。 4．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，半径大小分别为r1、r2，两球间的万有引力大小为 (　　) A．G B．G C．G D．G 两球质量分布均匀，可认为质量集中于球心，由万有引力公式可知两球间的万有引力应为G，D正确。 $$