2017-2018学年高中物理（人教版,必修二）同步课件+学业分层测评+教师用书 第6章 2 太阳与行星间的引力 3 万有引力定律 （3份打包）

2.太阳与行星间的引力 3．万有引力定律 学 习 目 标 知 识 脉 络 1.知道太阳与行星间的引力公式推导方法. 2.理解万有引力定律的含义．(重点) 3.掌握万有引力表达式的适用条件及应用．(重点、难点) 4.知道万有引力常量是重要的物理常量之一. 太 阳 与 行 星 间 的 引 力 1．猜想 行星围绕太阳的运动可能是太阳的引力作用造成的，太阳对行星的引力F应该与行星到太阳的距离r有关． 2．模型简化 行星以太阳为圆心做匀速圆周运动，太阳对行星的引力提供了行星做匀速圆周运动的向心力． 3．太阳对行星的引力 F＝. ＝2·＝m 结合开普勒第三定律得：F∝. 4．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′的大小也存在与上述关系类似的结果，即F′∝. 5．太阳与行星间的引力 由于F∝，式中G为比例系数． ，写成等式F＝G，且F＝F′，则有F∝、F′∝ 1．公式F＝G中G是比例系数，与太阳和行星都没关系．(√) 2．在推导太阳与行星的引力公式时，用到了牛顿第二定律和牛顿第三定律．(√) 3．由于太阳质量大于行星质量，故太阳对行星的引力大于行星对太阳的引力．(×) 如图6­2­1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符合同样的动力学规律？如果是，分析行星的受力情况． 图6­2­1 【提示】　行星与平常我们见到的做匀速圆周运动的物体一样，遵守牛顿第二定律F＝，行星所需要的向心力由太阳对它的引力提供． 如图6­2­2所示，太阳系中的行星围绕太阳做匀速圆周运动． 图6­2­2 探讨1：为什么行星会围绕太阳做圆周运动？ 【提示】　因为行星受太阳的引力． 探讨2：太阳对不同行星的引力与行星的质量是什么关系？ 【提示】　与行星的质量成正比． 1．两个理想化模型 (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． 2．推导过程 (1)太阳对行星的引力． (2)太阳与行星间的引力 3．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，与两者距离的二次方成反比．太阳与行星间引力的方向沿着二者的连线方向． 1．行星之所以绕太阳运行，是因为(　　) A．行星运动时的惯性作用 B．太阳是宇宙的控制中心，所有星体都绕太阳旋转 C．太阳对行星有约束运动的引力作用 D．行星对太阳有排斥力作用，所以不会落向太阳 【解析】　行星之所以绕太阳运动，是因为受到太阳的吸引力． 【答案】　C 2．(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 【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． 【答案】　AD 3．(多选)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∝ ，其中M、m、r分别为太阳、行星质量和太阳与行星间的距离．下列说法正确的是(　　) ，行星对太阳的引力F′∝ A．由F∝，F∶F′＝m∶M和F′∝ 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 【解析】　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，故正确答案为B、D. 【答案】　BD 万 有 引 力 定 律 1．内容：自然界中任何两个物体都相互吸引，引力的方向在它们的连线上，引力的大小与物体的质量m1和m2的乘积成正比，与它们之间距离r的二次方成反比． 2．表达式：F＝G. 3．引力常量G：由英国物理学家卡文迪许测量得出，常取G＝6.67×10－11N·m2/kg2. 1．月球绕地球做匀速圆周运动是因为月球受力平衡．(×) 2．月球做圆周运动的向心力是由地球对它的引力产生的．(√) 3．地球对月球的引力与地面上的物体所受的地球的引力是两种不同性质的力．(×) 如图6­2­3所示，月球绕地球做匀速圆周运动，说明地球和月球之间存在引力作用．那么，地球和月球之间的引力与太阳和行星之间的引力是不是同种性质的力？ 图6­2­3 【提示】　是同种性质的力． 无论是太阳和行星、地球和月球，以及任何物体之间都存在万有引力． 探讨1：公式F＝G中r的含义是