3.2 认识万有引力定律 课件-2025-2026学年高一下学期物理粤教版必修第二册

该高中物理课件聚焦万有引力定律，通过复习向心力、开普勒定律导入，结合科学家观点探索行星运动原因，以苹果与月亮联想为支架，引导学生从现象分析到本质推导。 其亮点在于通过科学家观点对比表培养科学态度，模型建构与数学推导发展科学思维，习题与关键词小结巩固知识。学生能提升探究能力，教师可高效开展教学。

粤教版必修二 第三章 万有引力定律 第二节 认识万有引力定律 一、行星绕日运动原因的探索 【复习回顾】 1. 请写出向心力及向心加速度表达式？ 2. 回顾下开普勒行星运行定律？ 一、行星绕日运动原因的探索 【开普勒的局限】 开普勒定律精准描述了行星“如何”运动，但并未解释背后的原因——是什么力量在驱使它们？ 一、行星绕日运动原因的探索 科学家 观点 正确性 伽利略 惯性维持天体运动 ❌ 错误应用 开普勒 太阳磁粒驱动 ❌ 无实证 笛卡尔 漩涡带动行星 ❌ 机械论失败 胡克 引力∝1/r² ✅ 接近真相！ 一、行星绕日运动原因的探索 【苹果与月亮的联想】 1. 为什么苹果从树上落向地面而不飞向天空？ 2. 在地面附近，物体都受到重力作用，即受到地球的吸引力，那么月球受到地球的吸引力吗？ 3. 如果月球受到地球的吸引力，为什么月球不会落到地球的表面，而是环绕地球运动？ 4. 在浩瀚宇宙中，天体在不停地运动着。太阳系中的行星都在围绕太阳运行，月球在围绕地球运行。是什么力使天体维持这样的运动？ 一、行星绕日运动原因的探索 牛顿 大胆猜想：苹果的重力与月球的向心力是否是同一种力？ 苹果落地：地球对苹果有吸引力，使其下落。 月球绕转：地球引力提供向心力，使其做圆周运动而不坠落。 一、行星绕日运动原因的探索 (1)行星绕太阳做匀速圆周运动，什么力来提供做向心力？ 建构模型 一、行星绕日运动原因的探索 建构模型 (2)行星质量为m，轨道半径为r，线速度为v，太阳对行星的向心力。 消去v 消去T 一、行星绕日运动原因的探索 消去v 消去T 结论一：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 结论二：行星对太阳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 一、行星绕日运动原因的探索 作用力和反作用力 结论三：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 。 G为比例系数，与太阳、行星无关的量。 二、万有引力定律的表达式 1.内容：宇宙间的一切物体都是互相吸引的．两个物体间引力的方向在它们的连线上．引力的大小与它们质量的乘积成正比，与它们之间距离的二次方成反比． 2.表达式： G为引力常量，大小为6.67×10-11N/kg∙m2，英国卡文迪许利用扭秤测得 3.意义 普适性：适用于宇宙中一切有质量的物体 相互性：两个物体之间的引力是一对作用力与反作用力 宏观性：通常只在质量巨大的天体间才明显表现出来 二、万有引力定律的表达式 牛顿 关键飞跃： 把“天上”（行星）和“地上”（苹果）的力统一起来！ 核心思想： 自然界存在一种普适的力——万有引力 关键飞跃： 二、万有引力定律的表达式 【思考】如何理解公式中 r？ (2)对于可以看做质点的物体，r为两个质点之间的距离． (3)对于质量分布均匀的球体，r为两个球心之间的距离. (1) 可视为质点的两物体间的引力； 二、万有引力定律的表达式 【习题1】甲、乙两个质点间的万有引力大小为 F，若甲质点的质量不变，乙质点的质量增大为原来的 4 倍，同时它们间的距离减为原来的 ，则甲、乙两个质点间的万有引力大小将变为（ ） A. B. C.3F D.9F 二、万有引力定律的表达式 【习题2】如图所示，木星是太阳系中最大的行星，与太阳的距离为 7.8×108 km，木星和太阳的质量分别为1.9×1027 kg 和2.0×1030 kg。试求木星与太阳之间的万有引力大小。 4.2×1023 N 二、万有引力定律的表达式 四、归纳小结 关键词 内容 开普勒 描述现象 → “怎么动” 牛顿 解释原因 → “为什么动” 思想实验 平抛石头 → 天地同源 数学推导 从圆周运动+开普勒定律→引力公式 科学精神 大胆假设、严谨求证、勇于统一 五、巩固训练 【习题3】火箭飞行过程中，在离地面高 h 处时刘洋所受地球的万有引力减少到发射时的一半。将地球视为均匀球体，地球半径为 R，则 h 与 R 的关系. 五、巩固训练 【习题4】上世纪70年代，前苏联在科拉半岛与挪威的交界处进行了人类有史以来最大规模的地底挖掘计划。当苏联人向地心挖掘深度为 d 时，井底一个质量为 m 的小球与地球之间的万有引力为 F，已知质量分布均匀的球壳对壳内物体的引力为零，质量分布均匀的地球的半径为 R，质量为 M，万有引力常量为 G，则 F 大小为多少。 六、万有引力与重力大小的关系 重力是万有引力的一个分力 (1)在赤道上： (2)在两极上： 六、万有引力与重力大小的关系 【习题5】如图所示，P、Q 是质量均为 m 的两个质点，分别置于地球表面不同纬度上，假设把地球看成是一个质量分布均匀的球体，P、Q 两质点随地球自转做匀速圆周运动，则下列说法正确的是（　　） A．P 质点所受重力小于Q质点所受重力 B．P、Q质点所受重力的方向均指向地心 C．P、Q做匀速圆周运动的向心加速度大小相等 D．Q 质点受地球的万有引力小于P质点受地球的万有引力 七、天体质量和密度的计算 七、天体质量和密度的计算 八、卫星运行参量与轨道半径的关系 【习题】如图所示，a 为放在赤道上相对地球静止的物体，随地球自转做匀速圆周运动，b 为沿地球表面附近做匀速圆周运动的人造卫星（轨道半径约等于地球半径），c 为地球的同步卫星。比较a、b、c做匀速圆周运动的向心加速度和线速度的大小。 五、卫星运行参量与轨道半径的关系 1．天体(卫星)运行问题分析 将天体或卫星的运动看成匀速圆周运动，其所需向心力由万有引力提供． 2．物理量随轨道半径变化的规律 r 越大，v、ω、a越小，T越大． 同一中心天体，各行星v、ω、a、T等物理量只与 r 有关 $