2020版高中物理人教必修二課件：6.3萬有引力定律

1、2020版高中物理人教必修二課件：62020版高中物理人教必修二課件：62020版高中物理人教必修二課件：61.對(duì)“月地”檢驗(yàn)的認(rèn)識(shí):(1)月球軌道半徑約為地球半徑的60倍,若遵從“平方反比” 的規(guī)律,在月球軌道上的物體受到的引力是在地面附近受到的引力的_。1.對(duì)“月地”檢驗(yàn)的認(rèn)識(shí):(2)月地檢驗(yàn)證明,地面物體所受地球的引力、月球所受地球的引力與太陽(yáng)、行星間的引力,都遵從_。相同的規(guī)律(2)月地檢驗(yàn)證明,地面物體所受地球的引力、月球相同的規(guī)律2.萬有引力定律:任務(wù)驅(qū)動(dòng)當(dāng)兩個(gè)物體間的距離趨于零時(shí),萬有引力趨于無窮大,這種說法正確嗎?提示:不正確。當(dāng)r=0時(shí),兩個(gè)物體不能看作質(zhì)點(diǎn),萬有引力定律公式

2、不適用。2.萬有引力定律:(1)自然界中任何兩個(gè)物體都能相互_,引力的方向在它們的_,引力的大小與物體的質(zhì)量m1和m2的乘積成_、與它們之間的距離r的二次方成_。(2)表達(dá)式為_。(3)引力常量G適用于任何兩個(gè)物體,通常情況下G= _。吸引連線上正比反比6.6710-11 Nm2 /kg2(1)自然界中任何兩個(gè)物體都能相互_,引力的方吸引連主題一對(duì)“月地”檢驗(yàn)的認(rèn)識(shí) 【問題探究】探究點(diǎn)1牛頓的思考太陽(yáng)的吸引力使得行星不能飛離太陽(yáng),那么,是什么力使得地面上的物體不能飛離地球呢?它們是同一種力嗎?能用事實(shí)驗(yàn)證嗎?主題一對(duì)“月地”檢驗(yàn)的認(rèn)識(shí) 提示:拉住月球使它圍繞地球運(yùn)動(dòng),與拉著蘋果下落的力,以及太

3、陽(yáng)對(duì)行星的吸引力,或許真的遵循相同的規(guī)律,可以用 “月地”之間的觀測(cè)數(shù)據(jù)加以檢驗(yàn)。提示:拉住月球使它圍繞地球運(yùn)動(dòng),與拉著蘋果下落的力,以及太陽(yáng)探究點(diǎn)2“月地”檢驗(yàn)(1)月球繞地球轉(zhuǎn)動(dòng)的向心力由誰(shuí)提供?提示:地球?qū)υ虑虻囊ΑＬ骄奎c(diǎn)2“月地”檢驗(yàn)(2)根據(jù)實(shí)際測(cè)量的數(shù)據(jù):地面附近的重力加速度g=9.8 m/s2,月球繞地球運(yùn)動(dòng)的周期為27.3天,月球繞地球的轉(zhuǎn)動(dòng)半徑r為地球半徑R的60倍。請(qǐng)結(jié)合已學(xué)的知識(shí)推導(dǎo)物體在月球軌道上運(yùn)動(dòng)的加速度。 (2)根據(jù)實(shí)際測(cè)量的數(shù)據(jù):提示:由向心加速度公式得a=2r= =2.710-3m/s2。提示:由向心加速度公式得a=2r= (3)根據(jù)引力公式,理論推導(dǎo)月球運(yùn)

4、動(dòng)的加速度提示:根據(jù)上述引力公式,對(duì)于“月地系統(tǒng)”和地面上的物體分別可得到G =m月a月,G =m物a物=m物g,兩式相比,得月球繞地球運(yùn)動(dòng)的向心力加速度a月=( )2g,因?yàn)榈厍蚝驮虑蛑g的距離r地月約為地球半徑r地的60倍,所以a月=( )2g= 9.8 m/s2=2.710-3m/s2。(3)根據(jù)引力公式,理論推導(dǎo)月球運(yùn)動(dòng)的加速度(4)根據(jù)第(2)(3)的結(jié)果,能推出什么結(jié)論?提示:由a= 得到 ,說明地面上物體所受地球引力,與月球所受地球的引力是同一種性質(zhì)的力。(4)根據(jù)第(2)(3)的結(jié)果,能推出什么結(jié)論?【探究總結(jié)】“月地”檢驗(yàn)證明:“地面上的物體所受地球的引力”與“月球所受地球的

5、引力”和“太陽(yáng)與行星間的引力”是同一種性質(zhì)的力,遵從相同的規(guī)律?！咎骄靠偨Y(jié)】【典例示范】(2018北京高考)若想檢驗(yàn)“使月球繞地球運(yùn)動(dòng)的力”與“使蘋果落地的力”遵循同樣的規(guī)律,在已知月地距離約為地球半徑60倍的情況下,需要驗(yàn)證()A.地球吸引月球的力約為地球吸引蘋果的力的1/602B.月球公轉(zhuǎn)的加速度約為蘋果落向地面加速度的1/602【典例示范】C.自由落體在月球表面的加速度約為地球表面的1/6D.蘋果在月球表面受到的引力約為在地球表面的1/60C.自由落體在月球表面的加速度約為地球表面的1/6【解析】選B。設(shè)月球的質(zhì)量為M月,地球的質(zhì)量為M,蘋果的質(zhì)量為m,則月球受到的萬有引力為F月= ,蘋

6、果受到的萬有引力為F= ,由于月球質(zhì)量和蘋果質(zhì)量之間的關(guān)系未知,故二者之間萬有引力的關(guān)系無法確定,故A錯(cuò)誤;根據(jù)牛頓第二定律 =M月a月, =ma,整理可得a月= a,故B正確;在月球表面【解析】選B。設(shè)月球的質(zhì)量為M月,地球的質(zhì)量為M,蘋處 =mg月,由于月球本身的半徑大小及其質(zhì)量與地球的質(zhì)量、半徑關(guān)系未知,故無法求出月球表面和地球表面重力加速度的關(guān)系,故C錯(cuò)誤;蘋果在月球表面受到的引力為F= ,由于月球本身的半徑大小及其質(zhì)量與地球的質(zhì)量、半徑關(guān)系未知,故無法求出蘋果在月球表面受到的引力與在地球表面受到的引力之間的關(guān)系,故D錯(cuò)誤。處 =mg月,由于月球本身的半徑大小及其質(zhì)量【探究訓(xùn)練】1.(

7、多選)(2019延安高一檢測(cè))在討論地球潮汐成因時(shí),地球繞太陽(yáng)運(yùn)行軌道與月球繞地球運(yùn)行軌道可視為圓軌道。已知太陽(yáng)質(zhì)量約為月球質(zhì)量的2.7107倍。地球繞太陽(yáng)運(yùn)行的軌道半徑約為月球繞地球運(yùn)行的軌道半徑的400倍。關(guān)于太陽(yáng)和月球?qū)Φ厍蛏舷嗤|(zhì)量海水的引力。以下說法正確的是()【探究訓(xùn)練】A.太陽(yáng)引力遠(yuǎn)大于月球引力 B.太陽(yáng)引力與月球引力相差不大 C.月球?qū)Σ煌瑓^(qū)域海水的吸引力大小相等 D.月球?qū)Σ煌瑓^(qū)域海水的吸引力大小有差異A.太陽(yáng)引力遠(yuǎn)大于月球引力 【解析】選A、D。根據(jù)萬有引力定律得:太陽(yáng)引力F1= ,月球引力F2= ,代入數(shù)據(jù)得: =168.75,故A正確,B錯(cuò)誤;由于月心到不同區(qū)域海水的距

8、離不同,所以引力大小有差異,地球潮汐是由于月球?qū)Ｋ煌潭鹊奈斐傻?故C錯(cuò)誤,D正確。【解析】選A、D。根據(jù)萬有引力定律得:太陽(yáng)引力2.地球的質(zhì)量大約是月球質(zhì)量的81倍,一飛行器在地球和月球之間,當(dāng)?shù)厍驅(qū)λ囊驮虑驅(qū)λ囊ο嗟葧r(shí),這飛行器距地心的距離與距月心的距離之比為() A.11B.31C.61D.912.地球的質(zhì)量大約是月球質(zhì)量的81倍,一飛行器在地球和月球之【解題指南】解答本題應(yīng)把握以下兩點(diǎn):(1)理清研究對(duì)象以及地球和月球間的質(zhì)量關(guān)系。(2)利用萬有引力公式,列方程求解?！窘忸}指南】解答本題應(yīng)把握以下兩點(diǎn):【解析】選D。設(shè)月球中心離飛行器的距離為r1,月球的質(zhì)量為m1;地

9、球中心離飛行器的距離為r2,地球的質(zhì)量為m2。飛行器的質(zhì)量為m,則萬有引力的公式為F月= ,而F地= 。由于F月=F地,則 ,故 ,故D正確,A、B、C錯(cuò)誤?！窘馕觥窟xD。設(shè)月球中心離飛行器的距離為r1,月球【補(bǔ)償訓(xùn)練】(多選)“月地”檢驗(yàn)的結(jié)果說明()A.地面物體所受地球的引力與月球所受地球的引力是同一種性質(zhì)的力B.地面物體所受地球的引力與月球所受地球的引力不是同一種類型的力【補(bǔ)償訓(xùn)練】C.地面物體所受地球的引力只與物體質(zhì)量有關(guān),即G=mgD.月球所受地球的引力除與月球質(zhì)量有關(guān)外,還與地球質(zhì)量有關(guān)C.地面物體所受地球的引力只與物體質(zhì)量有關(guān),即G=mg【解析】選A、D。“月地”檢驗(yàn)的結(jié)果說明地

10、面物體所受地球的引力與月球所受地球的引力是同一種性質(zhì)的力,都是萬有引力,A對(duì)、B錯(cuò);地面物體所受地球的引力不但與物體質(zhì)量有關(guān),還與地球的質(zhì)量有關(guān),C錯(cuò);月球所受地球的引力除與月球質(zhì)量有關(guān)外,還與地球質(zhì)量有關(guān),D對(duì)。【解析】選A、D?！霸碌亍睓z驗(yàn)的結(jié)果說明地面物體所受地球的主題二萬有引力定律 【問題探究】1.把太陽(yáng)與行星之間、地球與月球之間、地球與地面物體之間的引力遵從的規(guī)律推廣到宇宙萬物之間,你覺得合適嗎?主題二萬有引力定律 提示:萬有引力是普遍存在于宇宙中任何有質(zhì)量的物體之間的相互吸引力。日對(duì)地、地對(duì)月、地對(duì)地面上物體的引力都是其實(shí)例。提示:萬有引力是普遍存在于宇宙中任何有質(zhì)量的物體之間的相

11、互吸2.若兩個(gè)物體間有引力作用,為何我們感受不到?提示:由F 知,地面上的物體質(zhì)量比起天體來說太小了,所以我們感受不到。2.若兩個(gè)物體間有引力作用,為何我們感受不到?3.萬有引力定律的內(nèi)容是什么?寫出表達(dá)式,并注明每個(gè)符號(hào)的單位和物理意義。提示:萬有引力定律的內(nèi)容:自然界中任何兩個(gè)物體都相互吸引,引力的方向在它們的連線上,引力大小與物體的質(zhì)量的乘積成正比,跟它們之間距離的平方成反比。3.萬有引力定律的內(nèi)容是什么?寫出表達(dá)式,并注明每個(gè)符號(hào)的單公式:F= 式中各物理量的含義及單位:F為兩個(gè)物體間的引力,單位:Nm1、m2分別表示兩個(gè)物體的質(zhì)量,單位:kgr為兩個(gè)物體間的距離,單位:m公式:F=

12、G為萬有引力常量:G=6.6710-11 Nm2/kg2,它在數(shù)值上等于兩個(gè)質(zhì)量是1 kg的物體相距1 m時(shí)的相互作用力,單位:Nm2/kg2。G為萬有引力常量:G=6.6710-11 Nm2/kg2【探究總結(jié)】1.萬有引力公式的適用條件:(1)F= 只適用于質(zhì)點(diǎn)間的相互作用,但當(dāng)兩物體間的距離遠(yuǎn)大于物體本身的大小時(shí),物體可視為質(zhì)點(diǎn),公式也近似成立?！咎骄靠偨Y(jié)】(2)當(dāng)兩物體是質(zhì)量分布均勻的球體時(shí),它們之間的引力也可直接用公式計(jì)算,但式中的r是指兩球心間的距離。(2)當(dāng)兩物體是質(zhì)量分布均勻的球體時(shí),它們之間的引力也可直接2.萬有引力的特點(diǎn):(1)普遍性:萬有引力不僅存在于太陽(yáng)與行星、地球與月球

13、之間,宇宙間任何兩個(gè)有質(zhì)量的物體之間都存在著這種相互吸引的力。(2)相互性:兩個(gè)有質(zhì)量的物體之間的萬有引力是一對(duì)作用力和反作用力,它們總是大小相等、方向相反,作用在兩個(gè)物體上。2.萬有引力的特點(diǎn):(3)宏觀性:地面上的物體之間的萬有引力一般比較小,與其他力相比可忽略不計(jì),但在質(zhì)量巨大的天體之間,或天體與其附近的物體之間,萬有引力起著決定性的作用。(4)特殊性:兩個(gè)物體之間的萬有引力只與它們的質(zhì)量和距離有關(guān),而與它們所在空間的性質(zhì)及周圍是否存在其他物體無關(guān)。(3)宏觀性:地面上的物體之間的萬有引力一般比較小,與其他力【拓展延伸】引力常量的測(cè)定(1)卡文迪許扭秤實(shí)驗(yàn)的工作原理是利用大球和小球間產(chǎn)生

14、力矩,如圖所示,此力矩與金屬絲力矩平衡,萬有引力力矩使T形架轉(zhuǎn)動(dòng),T形架轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)帶動(dòng)平面鏡也發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng),進(jìn)而使在鏡面上反射出的光線發(fā)生偏轉(zhuǎn),從刻度尺上讀出光線偏轉(zhuǎn)時(shí)光點(diǎn)移動(dòng)的距離,進(jìn)而計(jì)算偏轉(zhuǎn)角度,【拓展延伸】引力常量的測(cè)定利用金屬絲扭轉(zhuǎn)力矩和扭轉(zhuǎn)角度的關(guān)系,求出扭轉(zhuǎn)力矩,從而求出大球和小球間的萬有引力,利用G ,即G= ,比較準(zhǔn)確地得出了G的數(shù)值,目前推薦的標(biāo)準(zhǔn)值為G=6.672 5910-11 Nm2/kg2,通常取G=6.6710-11 Nm2/kg2。利用金屬絲扭轉(zhuǎn)力矩和扭轉(zhuǎn)角度的關(guān)系,求出扭轉(zhuǎn)力矩,(2)卡文迪許扭秤實(shí)驗(yàn)利用了“放大法”。(2)卡文迪許扭秤實(shí)驗(yàn)利用了“放大法”?！镜淅痉?/p>

15、】(2019鄭州高一檢測(cè))如圖所示為一質(zhì)量為M的球形物體,密度均勻,半徑為R,在距球體球心為2R處有一質(zhì)量為m的質(zhì)點(diǎn),若將球體挖去一個(gè)半徑為 的小球(兩球心和質(zhì)點(diǎn)在同一直線上,且兩球表面相切),則剩下部分對(duì)質(zhì)點(diǎn)的萬有引力的大小是多少?【典例示范】(2019鄭州高一檢測(cè))如圖【解題指南】解答本題注意以下兩點(diǎn):(1)萬有引力定律適用于求兩質(zhì)點(diǎn)間的萬有引力。(2)本題為滿足定律的適用條件,應(yīng)用等效填補(bǔ)法,先將被挖去部分補(bǔ)上?！窘忸}指南】解答本題注意以下兩點(diǎn):【解析】小球未被挖去時(shí),大球?qū)|(zhì)點(diǎn)的萬有引力為F1= ,由體積公式知被挖去的小球質(zhì)量M= M。它在被挖去前對(duì)質(zhì)點(diǎn)的引力為F2=G , 因此小球被

16、挖去后剩余部分對(duì)質(zhì)點(diǎn)的萬有引力為F=F1-F2= 。答案: 【解析】小球未被挖去時(shí),大球?qū)|(zhì)點(diǎn)的萬有引力為【規(guī)律方法】填補(bǔ)法解決萬有引力問題的思路(1)把從均勻球體上挖去的部分補(bǔ)上。(2)計(jì)算完整球體所受的萬有引力。(3)計(jì)算補(bǔ)上部分所受萬有引力,則兩者之差即為所求球體剩余部分所受的萬有引力。 【規(guī)律方法】填補(bǔ)法解決萬有引力問題的思路【探究訓(xùn)練】1.(2019福州高一檢測(cè))下列說法正確的是()A.萬有引力定律僅對(duì)質(zhì)量較大的天體適用,對(duì)質(zhì)量較小的物體不適用B.根據(jù)公式F= 可知,當(dāng)r趨近于零時(shí),萬有引力將趨于無窮大【探究訓(xùn)練】C.牛頓發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律,卡文迪許測(cè)出了萬有引力常量GD.兩物體間相

17、互吸引的一對(duì)萬有引力是一對(duì)平衡力C.牛頓發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律,卡文迪許測(cè)出了萬有引力常量G【解析】選C。萬有引力定律對(duì)大到天體,小到微觀粒子都適用,A錯(cuò)誤;當(dāng)r趨近于零時(shí),兩物體不能看作質(zhì)點(diǎn),則萬有引力定律不再適用,B錯(cuò)誤;牛頓發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律,卡文迪許測(cè)出了萬有引力常量G,C正確;兩物體間相互吸引的一對(duì)萬有引力是一對(duì)作用力與反作用力,D錯(cuò)誤?！窘馕觥窟xC。萬有引力定律對(duì)大到天體,小到微觀粒子都適用,A2.兩個(gè)大小相同的實(shí)心小鐵球緊靠在一起,它們之間的萬有引力為F,若兩個(gè)半徑是小鐵球2倍的實(shí)心大鐵球緊靠在一起,則它們之間的萬有引力為()A.2FB.4FC.8FD.16F2.兩個(gè)大小相同的實(shí)心小

18、鐵球緊靠在一起,它們之間的萬有引力為【解題指南】解答該題應(yīng)注意以下兩點(diǎn):(1)r為兩球心間的距離。(2)半徑發(fā)生變化時(shí)質(zhì)量也隨之改變?！窘忸}指南】解答該題應(yīng)注意以下兩點(diǎn):【解析】選D。小鐵球之間的萬有引力 大鐵球半徑是小鐵球的2倍,小鐵球的質(zhì)量m=V= r3大鐵球的質(zhì)量M=V= =8 r3=8m故兩個(gè)大鐵球間的萬有引力F= =16F,故選D?！窘馕觥窟xD。小鐵球之間的萬有引力 【補(bǔ)償訓(xùn)練】1.關(guān)于萬有引力,下列說法正確的是()A.萬有引力只有在天體與天體之間才能明顯表現(xiàn)出來B.一個(gè)蘋果由于其質(zhì)量很小,所以它受的萬有引力幾乎可以忽略【補(bǔ)償訓(xùn)練】C.地球?qū)θ嗽煨l(wèi)星的萬有引力遠(yuǎn)大于衛(wèi)星對(duì)地球的萬有引

19、力D.地球表面的大氣層是因?yàn)槿f有引力的約束而存在于地球表面附近C.地球?qū)θ嗽煨l(wèi)星的萬有引力遠(yuǎn)大于衛(wèi)星對(duì)地球的萬有引力【解析】選D。由月地檢驗(yàn)可知:自然界中任何兩個(gè)物體間都有相同的引力作用,故A錯(cuò);蘋果質(zhì)量雖小,但由于地球質(zhì)量很大,故引力不可忽略,B錯(cuò);物體間的引力是相互的,由牛頓第三定律知應(yīng)等大,故C錯(cuò);地球表面的大氣層由于與地球之間存在萬有引力,而被約束在地球表面,D選項(xiàng)正確?！窘馕觥窟xD。由月地檢驗(yàn)可知:自然界中任何兩個(gè)物體間都有相2.(多選)對(duì)于萬有引力定律的表達(dá)式F= ,下列說法中正確的是()A.公式中G為引力常量,與兩個(gè)物體的質(zhì)量無關(guān)B.當(dāng)r趨近于零時(shí),萬有引力趨近于無窮大2.(多選

20、)對(duì)于萬有引力定律的表達(dá)式F= ,下列C.m1與m2受到的引力大小總是相等的,方向相反,是一對(duì)平衡力D.m1與m2受到的引力大小總是相等的,而與m1、m2是否相等無關(guān)C.m1與m2受到的引力大小總是相等的,方向相反,是一對(duì)平衡【解析】選A、D。公式中的G為比例系數(shù),稱作引力常量,與兩個(gè)物體的質(zhì)量無關(guān),A對(duì);當(dāng)兩物體表面距離r越來越小,直至趨近于零時(shí),物體不能再看作質(zhì)點(diǎn),表達(dá)式F= 已不再適用于計(jì)算它們之間的萬有引力,B錯(cuò);m1與m2受到彼此的引力為作用力與反作用力,此二力總是大小相等、方向相反、與m1、m2是否相等無關(guān),C錯(cuò),D對(duì)?！窘馕觥窟xA、D。公式中的G為比例系數(shù),稱作引力常3.(多選)關(guān)于萬有引力和萬有引力定律,下列理解正確的有()A.不能看作質(zhì)點(diǎn)的兩物體之間不存在相互作用的引力B.可看作質(zhì)點(diǎn)的兩物體間的引力可用F= 計(jì)算C.由F= 知,兩物體間距離r減小時(shí),它們之間的引力增大,緊靠在一起時(shí),萬有引力無窮大3.(多選)關(guān)于萬有引力和萬有引力定律,下列理解正確D.引力常量的大小首先是由卡文迪許測(cè)出來的,約等于6.6710-11 Nm2/kg2D.引力常量的大小首先是由卡文迪許測(cè)出來的,