高中物理4.1天地力的综合:万有引力定律课件鲁教版必修2
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4.1 4.3 万有引力定律—鲁科版(2019)高中物理必修第二册课件(共21张PPT)

的平方与轨道半径r的三次方的比为常数,设 则常数k的大小( )
T2 1 r3 k
A.只与恒星的质量有关 B.与恒星的质量及行星的质量有关
A
C.只与行星的质量有关
D.与恒星的质量及行星的速度有关
练习
3. 太阳系中的八大行星均在各自的椭圆轨道上绕太阳运 动,设他们的轨道为圆形,若两颗行星的轨道半径之比 为R1:R2=2:1,他们的质量之比为M1:M2=4:1,则他 们绕太阳运动的周期之比为多少?
万有引力定律
天地力的综合
从神话走向现实——中心论
地心说:亚里士多德;托勒密
难以解释四季更迭
日心说:哥白尼
太阳并不是宇宙的中心, 也不是静止不动的
从神话走向现实——宇宙运行
天才观测家:第谷·布拉赫
认为行星绕太阳做匀速圆周运动。他长期观测火星,把天 体位置测量的误差由10分的角度偏差减少到2分,肯定了哥白 尼的“日心说”
只与中心天体有关.
练习
1. 关于行星绕太阳运动的下列说法中正确的是( )D
A、所有行星都在同一椭圆轨道上绕太阳运动 B、行星绕太阳运动时太阳位于行星轨道的中心处 C、离太阳越近的行星运动周期越长 D、所有行星的轨道的半长轴的三次方跟公转周期的二 次方 的比值都相等
练习
2. 行星绕恒星的运动轨道如果是圆形,那么运行周期T
⑵公式: ⑶各物理量的含义:
mm F G 1 2
r2
① F-牛顿(N);m-千克(kg)
②r 的含义:较远时可视为质点的两个物体间的距离;
适用于物体间距离 远大于物体大小
较近时质量分布均匀的球体的球心间的距离。其单位为:米(m)
③ 万有引力恒量 G 6.67 1011 N m2 kg2
鲁科版高中物理必修第二册精品课件 第4章 万有引力定律及航天 本章整合

某人造卫星在赤道上空做匀速圆周运动,轨道半径为r,且r<5R,飞行方向与
地球的自转方向相同,在某时刻,该人造卫星通过赤道上某建筑物的正上方,
则到它下一次通过该建筑物正上方所需要的时间为(
A.2π(
C.2π
2
-ω0)
3
3
2
B.
D.
2π
2
+ 0
3
2π
2
- 0
3
D
)
解析 因为同步卫星的轨道半径大约为6.6R,根据卫星的运行特点知,轨道半
1.抓住两条思路
天体问题实际上是万有引力定律、牛顿第二定律、匀速圆周运动规律的
综合应用,解决此类问题的基本思路有两条。
思路 1,中心天体的表面或附近,万有引力近似等于重力,即
G 2 =mg0(g0 表示
天体表面的重力加速度)。
思路 2,万有引力提供向心力,即
G 2 =ma。
式中 a 表示向心加速度,而向心加速度又有
。
2
(3)第一宇宙速度指物体在星球表面附近做匀速圆周运动的速度,由
2
G 2 =m
解得 v=
=
=
2ℎ
。
答案
2ℎ
(1) 2
2ℎ 2
(2) 2
(3)
2ℎ
三、天体运动中的追及相遇问题
在天体运动的问题中,我们常遇到一些这样的问题,比如a、b两物体都绕同
一中心天体做圆周运动,某时刻a、b相距最近,问a、b下一次相距最近或最
2
2
4π
a= 、a=ω2r、a=ωv,a= 2 、a=g
4.2 万有引力定律的应用—鲁科版(2019)高中物理必修第二册课件(共68张PPT)

ma
mv 2 r
mr 2
mr
4 2
T2
已知地球表面处的重力加速度为 g,距地面高度等于地 球半径两倍处的重力加速度多大?
黄金万代换有引力与重力的区别与联系
mg
G
Mm R2
gR2 GM
适用于任何天体(不自转或自转很慢) 近似认为万有引力完全提供重力
已知地球表面处的重力加速度为 g,距地面高度等于地 球半径两倍处的重力加速度多大?
第一宇宙速度:7.9km/s (地面附近、匀速圆周运动)
卫星在地面附近环绕的运行速度 也是最小发射速度
探究: 若卫星的发射速度大于7.9km/s ,会怎样呢?
提供物体做圆
周运动的力
F= m v2
r
物体做圆周运动
所需要的向心力
“供”“需”是否平衡决定物体做何种运动
探究: 若卫星的发射速度大于7.9km/s ,会怎样呢?
(一)天体质量
专
若已知某天体半径R和重力加速度g
题
求该天体质量?
三
mg
G
Mm R2
天
gR2 M
G
体
若已知月球绕地球做匀速圆周运动
质
求该天体质量 ?
量
和
地球M
密 度
月球轨道半径r、周期T、角速度
4 2r3 v2r 2r 3 v3T
M GT 2 G
G
2G
G M m ma mv 2 mr 2 mr 4 2
专题四 人造卫星
(一)近地卫星、同步卫星、赤道上随地球自转的物体
[示例1] 地球赤道上有一物体随地球自转而做圆周运动,所
受到的向心力为F1,向心加速度为a1,线速度为v1,角速度为
物理鲁科版必修2第五章第一节《万有引力定律及引力常量的测定》教学课件共33张PPT

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14、意志坚强的人能把世界放在手中 像泥块 一样任 意揉捏 。2021 年8月3 日星期 二上午1 2时19 分17秒0 0:19:17 21.8.3
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15、最具挑战性的挑战莫过于提升自 我。。2 021年8 月上午 12时19 分21.8. 300:19 August 3, 2021
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16、业余生活要有意义,不要越轨。2 021年8 月3日 星期二1 2时19 分17秒0 0:19:17 3 August 2
由牛顿第三定律可知,行星与太阳间的引力大
小相等,方向相反,性质相同,这个引力F也
应该与太阳的质量成正比
m 用 '表示太阳质量, F m'
因为F
m r2
F
m'm r2
m'm F G r2
万有引力定律
自然界中任何两个物体都是互相吸引的,引力
的大小跟这两个物体的质量成正比,跟它们的距离
太阳对行星的引力(F)提供行星做圆 周运动的向心力
若r是太阳和行星之间的距离,v是行
星运动的线速度,m是行星的质量。
那么: v 2 r
T
F
4
2( r T
3 2
)
m r2
F
4
2(
r T
3 2
)
m r2
据开普勒三定律,
r3 T2
是个常量
得出结论:行成星正和比太,跟阳行之星间到的太引阳力距跟离行的星二的次质方量成
【答案】9:7
[例5]地球绕太阳运行的周期为 T=365天,太阳与 地球的平均距离为 r 1.51011 m,求太阳质量。
G Mm m 4 2 r
r2
T2
M
高一物理鲁科版必修2教学课件:第五章第1节 万有引力定律及引力常量的测定.

太阳
行星
思考:这一定律说明了行星运动轨迹的形状,不同行星绕太阳
运行时椭圆轨道相同吗?
不同
2、开普勒第二定律 (面积定律)
对于每一个行星而言,太 阳与任何一个行星的连线 (矢径)在相等的时间内 扫过相等的面积。
思考:行星绕太阳运行时各点的速率 相同吗?
由于在相等的时间内扫过的面积相等,各点的速率并不相 同,由近地点到远地点速率由大变小,由远地点到近地点,速 率由小到大。
鲁科版物理必修2 第5章《万有引力定律及其应用》
第1节 万有引力定律及引力常量的测定
人类对行星运动的认识
地心说
托勒密
地球是世界的中心,并且静止不动,一切行星围 绕地球做圆周运动。
日心 说
哥白尼
太阳是世界的中心,并且静止不动,一切行星都 围绕太阳做圆周运动。
波兰天文学家哥白尼用“日心说”掀起了一场轰轰烈烈的认知 革命,人类才开始了对宇宙的科学审视。
行星的运动
日
天文学家第谷认识到,
心
要研究行星的运动规律,
说
就需要对行星进行观测,
的
他花了20年时间观测行
进
星的位置,并记录了大
一
量的数据。在他去世前,
步 完
他把这些数据传给他的
善
第谷
学生开普勒。
第1节 万有引力定律及引力常量的测定 一、行星运动的规律
1、开普勒第一定律 (轨道定律)
所有行星围绕太阳运动的轨 道都是椭圆,太阳位于椭圆 的一个焦点上。
G 6.67 10 11 N m2 / kg2 (G 6.67 10 11 m3 / kg s 2 )
2. 公式 F
G m1m2 的适用条件
r2
第1节 天地力的综合:万有引力定律2020(春)物理 必修 第二册 鲁科版(新教材)

22
课前学习
核心探究
学习小结
@《创新设计》
2.万有引力的“四性”
特点
内容
万有引力是普遍存在于宇宙中任何有质量的物体(大到天体,小到微观粒 普遍性
子)间的相互吸引力,它是自然界中物体间的基本相互作用之一
相互性 两个物体相互作用的引力是一对作用力与反作用力,符合牛顿第三定律
通常情况下,万有引力非常小,只有在质量巨大的天体间或天体与物体
26
课前学习
核心探究
学习小结
@《创新设计》
解析 根据 F=Gmr1m2 2可知,A、B、C 三种情况中万有引力均减为原来的14,当距离 和质量都减为原来的14时,万有引力不变,选项 D 错误。 答案 D
27
课前学习
核心探究
学习小结
@《创新设计》
28
课前学习
核心探究
学习小结
本节内容结束
29
7
课前学习
核心探究
学习小结
1.万有引力定律
知识点二 万有引力定律
@《创新设计》
自然界中任何两个物体都是相互吸引的,引力的方向沿两物体的连线,
内容 引力的大小F与这两个物体质量的乘积m1m2成__正__比____,与这两个物 体间距离r的__平__方___成反比
8
课前学习
核心探究
学习小结
@《创新设计》
核心探究
学习小结
@《创新设计》
行星绕太阳运行轨道半长轴r的
第三定律(周期定 律)
立方与其公转周期T的平方成正 比。数学表达式: ____Tr_32_=__k_______
6
课前学习
核心探究
学习小结
@《创新设计》
新教材高中物理 第4章 万有引力定律及航天 第1节 天地力的综合 万有引力定律课件 鲁科版必修第二册

径为小铁球半径 2 倍的实心大铁球紧靠在一起时,万有引力 F′=G84mr22=4Grm2 2=16F,故选 D。
答案:D
3.已知地球的赤道半径 rE=6.37×103 km,地球的质量 mE= 5.977×1024 kg。设地球为均匀球体。 (1)若两个质量都为 1 kg 的均匀球体相距 1 m,求它们之间 的万有引力; (2)质量为 1 kg 的物体在地面上受到地球的万有引力为多 大? 解析:(1)由万有引力定律的公式可得两个球体之间的引力 为 F=Gmr1m2 2=6.67×10-11×1×12 1 N=6.67×10-11 N。
定律
内容
所有行星绕太阳运动 开普勒第 的轨道都是_椭__圆__,太
一定律 阳位于椭圆的一个焦 点上
开普勒第 二定律
任何一个行星与太阳
的连线在相等的时间 内扫过的面__积__相等
公式或图示
定律
内容
行星绕太阳运行 轨道_半__长__轴__a__ 开普勒第 的立方与其公转 三定律 周期T的_平__方_成 正比
天文望远镜中观察到它们的运转周期之比为 8∶1,则它们的
轨道半径的比为
()Leabharlann A.2∶1B.4∶1
C.8∶1
D.1∶4
解析:根据开普勒第三定律得轨道半径 R 的三次方与运行周期 T
的平方之比为常数,即RT23=k,两行星的运转周期之比为 8∶1,
所以它们轨道的半径之比为 4∶1,故 A、C、D 错误,B 正确。
2.判一判
(1)自然界中任何两个有质量的物体之间都存在万有引力作
用。
(√ )
(2)当两物体间的距离趋近于零时,万有引力趋近于无穷大。
(× )
(3)牛顿发现了万有引力定律,是第一个测出地球质量的人。
答案:D
3.已知地球的赤道半径 rE=6.37×103 km,地球的质量 mE= 5.977×1024 kg。设地球为均匀球体。 (1)若两个质量都为 1 kg 的均匀球体相距 1 m,求它们之间 的万有引力; (2)质量为 1 kg 的物体在地面上受到地球的万有引力为多 大? 解析:(1)由万有引力定律的公式可得两个球体之间的引力 为 F=Gmr1m2 2=6.67×10-11×1×12 1 N=6.67×10-11 N。
定律
内容
所有行星绕太阳运动 开普勒第 的轨道都是_椭__圆__,太
一定律 阳位于椭圆的一个焦 点上
开普勒第 二定律
任何一个行星与太阳
的连线在相等的时间 内扫过的面__积__相等
公式或图示
定律
内容
行星绕太阳运行 轨道_半__长__轴__a__ 开普勒第 的立方与其公转 三定律 周期T的_平__方_成 正比
天文望远镜中观察到它们的运转周期之比为 8∶1,则它们的
轨道半径的比为
()Leabharlann A.2∶1B.4∶1
C.8∶1
D.1∶4
解析:根据开普勒第三定律得轨道半径 R 的三次方与运行周期 T
的平方之比为常数,即RT23=k,两行星的运转周期之比为 8∶1,
所以它们轨道的半径之比为 4∶1,故 A、C、D 错误,B 正确。
2.判一判
(1)自然界中任何两个有质量的物体之间都存在万有引力作
用。
(√ )
(2)当两物体间的距离趋近于零时,万有引力趋近于无穷大。
(× )
(3)牛顿发现了万有引力定律,是第一个测出地球质量的人。
鲁科版物理必修二课件第2节万有引力定律的应用().pptx

球半径为R,若在月球上发射一颗卫星,使它在月球表
面附近绕月球作圆周运动.若万有引力常量为G,求:
⑴该卫星的周期;
⑵月球的质量.
解:⑵由
h
1 2
g月t 2
和
L
v0t
解得:
g月
2hv02 L2
在月球表面:
G
Mm R2
mg月
解得月球的质量:
M
2hv02 R 2 GL2
牛顿人造地球卫星的设想图
v 增大
平抛
●2003年2月,美国“哥伦比亚号”航天飞机在它的第 28次飞行返程途中突然解体,再过16分钟就能踏上地 球的7名宇航员全部牺牲。
●1970年4月24日,中国第一颗人造卫星发射成功。
●2003年10月15日“长征二号F” 型火箭托举着“神舟”五号载人飞 船轰然起飞
浩瀚太空迎来了第一位中国访客—— 38岁的中国航天员杨利伟。在34 3公里的高度上,中国人第一次在自 己的航天器上看到了人类美丽的地球 家园。
ωA>ωB>ωC
TA<TB<TC
C B
A
D
若在与C同轨道上有另一颗卫星D,它们是否会相撞?
不会相撞
思考:高轨道卫星的运行速度小,容易发射。对么?
不对,因为火箭要克服地球对它的引力做更多的功
讨论:人造地球卫星的线速度v,周期T,向心加速度a 的极值。
G 6.67 10 11 N m2 / kg2
●1971年4月,前苏联成功发射了世界上第一个试验性 载人空间站——“礼炮1号”空间站。载人航天活动由 此进入到规模较大、飞行时间较长的空间应用探索与 试验阶段。
国际空间站——一个共同探索、和平开发宇宙的平台。 从飞船到空间站,人们用不懈的探索搭建起了通往 “天宫”的云梯。
高中物理万有引力定律的应用课件 鲁科版 必修2.ppt

R2
R2
(2)空中:
mg GMm mgR2 (R h)2 (R h)2
g GM gR2 (R h)2 (R h)2
1、中心天体质量、密度的估算
(’05天津)土星周围有美丽壮观的“光环”,组成环的颗 粒是 大小不等、线度从1μm到10m的岩石、尘埃,类似于卫星, 它们与土星中心的距离从7.3×104km延伸到1.4×105km。已 知环的外缘颗粒绕土星做圆周运动的周期约为14h,引力常量 为6.67×10-11Nm/kg2,则土星的质量约为(估算时不考虑环中 颗粒间的相互作用): A、9.0×1016kg; B、6.4×1017kg; C、9.0×1023kg; D、6.4×1026kg。
R2
R
T
1
V
gR
7.9
km s
T 2 R 1.4小时
g
b、同步卫星
T 2 (R h)3 24小时
GM
h≈3.6X104 Km
所有地球卫星运行速度小于7.9km/s、周期大于1.4小时
(3)卫星的能量
2
动能
Ek
1 mv2 2
GMm 2r
1
势能
Ep
GMm r
(取无穷远处为0)
T2 ( R h)3 T 2 (6.712 )3 1.4 1.5小时
T1
R
6.37
V2 V1
R Rh
V2
7.9
6.37 7.7Km / s 6.712
用比较法计算较简单
某星球的质量为M,在该星球表面某一倾角为θ的山坡上以初速度V0平抛 一个物体,经t时间该物体落到山坡上。欲使该物体不再落回该星球的表面, 求至少应以多大的速度抛出该物体?(不计一切阻力,万有引力常量为G)
新教材2021-2022版高中物理鲁科版必修2课件:4.1 天地力的综合:万有引力定律

T2
【问题探究】 地球是绕太阳运行的一颗行星,如图所示为地球绕太阳运动的示意图。其中A、 B、C、D分别表示春分、夏至、秋分、冬至时地球所在的位置,根据开普勒关 于行星的运动规律,请回答:1年之内秋冬两季比春夏两季为什么要少几天?
提示:根据开普勒第二定律,地球在秋冬两季比在春夏两季离太阳距离近,线 速度大,所以秋冬两季比春夏两季要少几天。
【典例示范】 【典例】开普勒分别于1609年和1619年发表了他发现的行星运动规律,后人称 之为开普勒行星运动定律。火星和地球沿各自的椭圆轨道绕太阳运行,且火星 的半长轴大于地球的半长轴。根据开普勒行星运动定律可知 ( ) A.太阳位于火星和地球运行轨道的中心 B.火星绕太阳运动的周期大于地球绕太阳运动的周期 C.对于火星或地球,离太阳越远,运动速率就越大 D.相同时间内,火星与太阳连线扫过的面积等于地球与太阳连线扫过的面积
【素养训练】
1.(母题追问)在【典例】所处物理情境中,火星绕太阳运行的半长轴大约是地
球绕太阳运行半长轴的1.5倍,那么火星的公转周期是 ( )
A.1.5年
B. 1.5 年
C. 3 1.52 年
D. 1.53 年
【解析】选D。开普勒第三定律中 a3 =k(k只与太阳质量有关),
所以
a
3 火
T火2
a
3 地
第4章 万有引力定律及航天 第1节 天地力的综合:万有引力定律
必备知识·自主学习
一、行星的运动规律 【情境思考】 在浩瀚的星空中,存在无数的星体,这些星体都在运动,但是却没有碰撞, 彼此都在按着自己的运行规律在运动。请思考,这些星体运行过程中存在什 么规律? 提示:每个星体都在绕着自己的中心天体在特定的轨道上运动。
开普勒三定律: (1)轨道定律:所有行星绕太阳运动的轨道都是_椭__圆__,太阳位于椭圆的一个 _焦__点__上。
【问题探究】 地球是绕太阳运行的一颗行星,如图所示为地球绕太阳运动的示意图。其中A、 B、C、D分别表示春分、夏至、秋分、冬至时地球所在的位置,根据开普勒关 于行星的运动规律,请回答:1年之内秋冬两季比春夏两季为什么要少几天?
提示:根据开普勒第二定律,地球在秋冬两季比在春夏两季离太阳距离近,线 速度大,所以秋冬两季比春夏两季要少几天。
【典例示范】 【典例】开普勒分别于1609年和1619年发表了他发现的行星运动规律,后人称 之为开普勒行星运动定律。火星和地球沿各自的椭圆轨道绕太阳运行,且火星 的半长轴大于地球的半长轴。根据开普勒行星运动定律可知 ( ) A.太阳位于火星和地球运行轨道的中心 B.火星绕太阳运动的周期大于地球绕太阳运动的周期 C.对于火星或地球,离太阳越远,运动速率就越大 D.相同时间内,火星与太阳连线扫过的面积等于地球与太阳连线扫过的面积
【素养训练】
1.(母题追问)在【典例】所处物理情境中,火星绕太阳运行的半长轴大约是地
球绕太阳运行半长轴的1.5倍,那么火星的公转周期是 ( )
A.1.5年
B. 1.5 年
C. 3 1.52 年
D. 1.53 年
【解析】选D。开普勒第三定律中 a3 =k(k只与太阳质量有关),
所以
a
3 火
T火2
a
3 地
第4章 万有引力定律及航天 第1节 天地力的综合:万有引力定律
必备知识·自主学习
一、行星的运动规律 【情境思考】 在浩瀚的星空中,存在无数的星体,这些星体都在运动,但是却没有碰撞, 彼此都在按着自己的运行规律在运动。请思考,这些星体运行过程中存在什 么规律? 提示:每个星体都在绕着自己的中心天体在特定的轨道上运动。
开普勒三定律: (1)轨道定律:所有行星绕太阳运动的轨道都是_椭__圆__,太阳位于椭圆的一个 _焦__点__上。
(新教材)2020-2021学年高中物理鲁科版必修第二册同步课件:4.1 天地力的综合:万有引力定律

椭圆轨道
对任意一个行星 开普勒 来说,它与太阳 第二定 的连线在相等的
律 时间内扫过相等 的面积
圆角速度不变,即 行星做匀速圆周 运动
椭圆轨道
所有行星的轨道
的半长轴的三次 开普勒 方跟它的公转周 第三定 期的二次方的比
律 值都相等。即
a3 T2
=k。
圆轨道
所有行星轨道半 径的三次方跟它 的公转周期的二 次方的比值都相 等即 r3 =k。
(4)根据八大行星绕太阳运动的有关数据,参照图乙我 们能否把行星的运动近似认为是匀速圆周运动。 提示:实际上,行星的轨道与圆十分接近,在中学阶段的 研究中我们按圆轨道处理。
(5)如图丙中两行星分别沿轨道Ⅰ、Ⅱ做圆周运动,半径
分别为r1、r2,行星在Ⅲ轨道上做椭圆形运动,试判断三 个行星的周期大小关系。
T2
2.开普勒第三定律的两点认识(物理观念) (1)行星公转周期跟轨道半长轴之间有依赖关系,椭圆 轨道半长轴越长的行星,其公转周期越长;反之,其公转 周期越短。 (2)该定律不仅适用于行星,也适用于其他天体。例如, 绕某一行星运动的不同卫星。
【典例示范】 关于开普勒对于行星运动规律的认识,下列说法正确的是 ( )
二、万有引力定律 任务驱动
地球为什么绕着太阳旋转而不脱离 太阳系? 提示:因为地球受到太阳对它的 引力作用。
1.内容:自然界中任何两个物体都是相互_吸__引__的,引力 的方向沿_两__物__体__的__连__线__,引力的大小F与物体质量的乘 积m1m2成 _正__比__,与这两个物体间距离r的平方成_反__比__。 2.表达式:F___G_m_r1_m2_2_。式中质量的单位是_千__克__,r是两质 点的距离,单位是_米__,力的单位是_牛__顿__。G是引力常量, G=6.67×10-11 _N_·__m_2_/_k_g_2 。
2024-2025学年高一物理必修第二册(鲁科版)教学课件4.1天地力的综合:万有引力定律

高中物理 必修第二册
第4章 万有引力定律及航天 第1节 天地力的综合:万有引力定律
例6 如图所示,在距一个质量为M,半径为R,密度均匀的球体表面R处,有一个质量为
m的质点。此时M对m的万有引力为F1。当从M中挖去如图所示半径为R/2的球体时,剩
下部分对m的万有引力为F2,则F1与F2的比为多少?
【答案】9:7
海王星
4496.0
60152.0
3.36×1018
同时它适用于所有的
同步卫星
0.0424
1.0
1.02×1013
天体运动。
月球
0.3844
27.3
1.02×1013
结论: 值与中心天体有关,而与环绕天体无关.
思考:地球绕太阳运动和月球绕地球运动的两个运动,值相同吗?
开普勒定律不仅适用
高中物理 必修第二册
若将地球和“钱学森星”绕太阳的运动看作匀速圆周运动,它们
的运行轨道如图所示.已知“钱学森星”绕太阳运行一周的时间约
为3.4年,设地球绕太阳运行的轨道半径为R,则“钱学森星”绕
太阳运行的轨道半径约为(
C )
12
高中物理 必修第二册
第4章 万有引力定律及航天 第1节 天地力的综合:万有引力定律
例3 如图所示,某行星沿椭圆轨道运行,远日点离太阳的距离为,近日点离太阳的
b.可以看作质点的两个物体间的相互作用;
c.若是两个均匀的球体,应是两球心间的距离.
m1
m2
r
高中物理 必修第二册
第4章 万有引力定律及航天 第1节 天地力的综合:万有引力定律
对万有引力定律公式的推导
mv 2
F
r
消去v
2 r
2019-2020学年鲁科版必修第二册 第4章 第1节 天地力的综合:万有引力定律 课件(50张)

第4章 万有引力定律及航天
3.开普勒第三定律:行星绕太阳运行轨道 __半__长__轴__a__的__立__方_______ 与 其 __公__转__周__期__T__的__平__方_____ 成 正 比.其表达式为Ta32=k,其中 a 是椭圆轨道的半长轴,T 是行 星绕太阳公转的周期,k 是一个与行星__无__关_____ (填“有关” 或“无关”)的常量.
栏目 导引
第4章 万有引力定律及航天
【核心深化】 1.开普勒第一定律解决了行星的轨道问题
行星的轨道都是椭圆,如图 1 所示.不同行星绕太阳运动的 椭圆轨道是不同的,太阳处在椭圆的一个焦点上,如图 2 所 示,即所有轨道都有一个共同的焦点——太阳.因此开普勒 第一定律又叫轨道定律.
栏目 导引
第4章 万有引力定律及航天
栏目 导引
第4章 万有引力定律及航天
二、万有引力定律 1.内容:自然界中任何两个物体都是相互吸引的,引力的方 向 沿 两 物 体 的 _连__线______ , 引 力 的 大 小 F 与 这 两 个 物 体 _质__量__的__乘__积___m_1_m__2 _____ 成 正 比 、 与 这 两 个 物 体 间 的 ___距__离___r_的__平__方________成反比. 2.表达式:F=Gmr1m2 2.
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第4章 万有引力定律及航天
对开普勒行星运动定律的理解及应用 问题导引 (1)如图所示是地球绕太阳公转及四季的示意图,由图可知地 球在春分日、夏至日、秋分日和冬至日四天中哪一天绕太阳 运动的速度最大?哪一天绕太阳运动的速度最小?
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第4章 万有引力定律及航天
(2)如图所示是“金星凌日”的示意图,观察图中地球、金星 的位置,地球和金星哪一个的公转周期更长?
鲁科版高中物理必修第二册精品课件 第4章 万有引力定律及航天 第1节 天地力的综合万有引力定律

过相等的面积,则行星在离恒星较近的位置速率较大,在远离恒星的位置速
率较小,因为行星在B点的速度比在A点的速度大,则恒星位于E点,选项C正
确,D错误。
答案 C
3.一名宇航员来到一个星球上,如果该星球的质量是地球质量的一半,它的
直径也是地球直径的一半,那么这名宇航员在该星球上所受到的万有引力
大小是他在地球上所受万有引力的(
道引力常量G的值。
2.牛顿得出万有引力定律100多年后,英国物理学家卡文迪许测量得出引力
常量G的值,其数值通常取G=6.67×10-11 N·m2/kg2。
3.引力常量的普适性成了万有引力定律正确性的有力证据。
【自我检测】
1.正误辨析
(1)行星绕太阳运动一周的时间内,它离太阳的距离是不变的。(
)
解析 行星绕太阳运动的轨道是椭圆,太阳在椭圆的一个焦点上,所以行星
有引力定律仅适用于天体之间
B.卡文迪许首先用实验比较准确地测定了引力常量G的数值
C.两物体各自受到对方引力的大小不一定相等,质量大的物体受到的引力也大
D.万有引力定律对质量大的物体适用,对质量小的物体不适用
解析 万有引力定律适用于所有物体间,A、D错误;根据物理学史可知卡文迪许
首先用实验比较准确地测定了引力常量G的数值,B正确;两物体各自受到对方的
运动时的半长轴大小为
3
勒第三定律得 2
=
联立解得
(+0 )
4
+0
。
2
答案
(+0 )
4
·
T',由开普
'3
'2
(+0 )
T'=
2
·
+0
率较小,因为行星在B点的速度比在A点的速度大,则恒星位于E点,选项C正
确,D错误。
答案 C
3.一名宇航员来到一个星球上,如果该星球的质量是地球质量的一半,它的
直径也是地球直径的一半,那么这名宇航员在该星球上所受到的万有引力
大小是他在地球上所受万有引力的(
道引力常量G的值。
2.牛顿得出万有引力定律100多年后,英国物理学家卡文迪许测量得出引力
常量G的值,其数值通常取G=6.67×10-11 N·m2/kg2。
3.引力常量的普适性成了万有引力定律正确性的有力证据。
【自我检测】
1.正误辨析
(1)行星绕太阳运动一周的时间内,它离太阳的距离是不变的。(
)
解析 行星绕太阳运动的轨道是椭圆,太阳在椭圆的一个焦点上,所以行星
有引力定律仅适用于天体之间
B.卡文迪许首先用实验比较准确地测定了引力常量G的数值
C.两物体各自受到对方引力的大小不一定相等,质量大的物体受到的引力也大
D.万有引力定律对质量大的物体适用,对质量小的物体不适用
解析 万有引力定律适用于所有物体间,A、D错误;根据物理学史可知卡文迪许
首先用实验比较准确地测定了引力常量G的数值,B正确;两物体各自受到对方的
运动时的半长轴大小为
3
勒第三定律得 2
=
联立解得
(+0 )
4
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。
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答案
(+0 )
4
·
T',由开普
'3
'2
(+0 )
T'=
2
·
+0
(鲁科版)高中物理必修2课件 第5章 万有引力定律及其应用

如图所示,a、b、c 是在地球大气层外圆形轨道上运行的 3 颗人造卫星, 下列说法正确的是( )
A.b、c 的线速度大小相等,且大于 a 的线速度 B.b、c 的向心加速度大小相等,且大于 a 的向心加速度 C.c 加速可追上同一轨道上的 b,b 减速可等到同一轨道上的 c D.a 由于某种原因,轨道半径缓慢减小,其线速度将增大
单元综合评估
•4、好的教师是让学生发现真理,而不只是传授知识。
•5、数学教学要“淡化形式,注重实质.
6、“教学的艺术不在于传授本领,而在于激励、唤醒、鼓舞”。2021年11月2021/11/232021/11/232021/11/2311/23/2021
•7、不能把小孩子的精神世界变成单纯学习知识。如果我们力求使儿童的全部精神力量都专注到功课上去,他的生活就会变得不堪忍受。 他不仅应该是一个学生,而且首先应该是一个有多方面兴趣、要求和愿望的人。2021/11/232021/11/23November 23, 2021
解析: 设土星探测器上物体的质量为 m,地球和土星的质量分别为 M1、 M2.在地球表面附近,物体的重力近似等于万有引力,有 mg1=GMR12m①
该物体受到土星的万有引力为 F=GMr22m②
Fr2 由①②两式可得MM21=gG1Rm2=mFgr1R2 2
G
将 F=0.38 N,r=3.2×105 km,R=6.4×103 km,mg1=10 N
(3)若天体表面的重力加速度 g 已知,亦可根据重力近似等于万有引力进行相 关计算:GMRm2 =mg.
土星探测器上有一物体,在地球上重力为 10 N,推算出它在距土星中 心 3.2×105 km 处受到土星的引力为 0.38 N.已知地球的半径为 6.4×103 km.请估 算土星的质量是地球的多少倍?
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公转周期T的平方
T2
二 、万有引力定律 【思考】地球是有质量的,人是有质量的,地球上的其 他物体也是有质量的。请思考:人和地球之间是有吸引 力的,那么任意两个物体之间是否都存在引力呢?
提示:任何两个物体间都存在引力。
1.内容:
自然界中任何两个物体都是相互_____的,引力的方向沿 _____________,引力的大小F与这吸两引个物体质量的_____
(3)对速度的认识:当行星在近日点时,速度最大。由近 日点向远日点运动的过程中,速度逐渐减小,在远日点 时速度最小。
【素养训练】 1.开普勒第二定律告诉我们:对任意一 个行星来说,它与太阳的连线在相等的 时间内扫过相等的面积,如图所示,某 行星绕太阳的运动轨道为椭圆,该行星在近日点A时的 速度大小为vA,在远日点B时的速度大小为vB,则vA、vB 的大小关系为 ( )
【解析】由于大球体被挖去一小球体后,不能看作质点, 不能直接应用万有引力定律,因此设想将挖出的小球体 放回大球体中,使之成为完整的均匀球体,则可应用万有 引力定律算出完整球体与质点m之间的万有引力,再求 出挖出的小球体对质点m的万有引力,将两个引力求差 即可。
实心大球体对质点m的万有引力F1,可以看成挖去的小 球体对质点m的万有引力F′和剩余部分对质点m的万有 引力F2之和,即F1=F2+F′。 根据万有引力定律,实心大球体对质点m的万有引力 F1= 。
【拓展例题】考查内容:万有引力定律的应用——补偿 法 【典例】 如图所示,在距一质量为m0、半径为R、密 度均匀的大球体R处有一质量为m的质点, 此时大球体对质点的万有引力为F1,当从大球体中挖去
一半径为 R 的小球体后(空腔的表面与大球体表面相 切),剩下部2分对质点的万有引力为F2,求F1∶F2的值。
第4章 万有引力定律及航天 第1节 天地力的综合:万有引力定律
一、行星的运动规律 【思考】在浩瀚的星空中,存在无数的星体,这些星体 都在运动,但是却没有碰撞,彼此都在按着自己的运行 规律在运动。请思考,这些星体运行过程中存在什么规 律?
提示:每个星体都在绕着自己的中心天体在特定的轨道 上运动。
提示:由于地球不是一个标准的球体,物体处于地面的 不同位置时,物体到地心的距离不同,所以万有引力的 大小可能不同。
【典例示范】 长度为38.9 m、宽度为35.8 m、高度为11.952 m①的大 飞机C919是我国具有自主知识产权的干线民用飞机。 某次空中两架质量均为7.2×104 kg的C919相距10 km② ,则这两架飞机之间的万有引力多大? 世纪金榜导 学号
r3
T2
【思考·讨论】 情境:地球是绕太阳运行的一颗行星,如图所示为地球 绕太阳运动的示意图,A、B、C、D分别表示春分、夏至 、秋分、冬至时地球所在的位置,根据开普勒关于行星 的运动规律,请回答:
讨论:(1)太阳是否在轨道平面的中心?夏至、冬至时地
球到太阳的距离是否相同? (科学思维) 提示:太阳不在轨道平面的中心,夏至、冬至时地球到 太阳的距离不同。
6.67×10-11
一 开普勒三定律的认识及应用 1.开普勒行星运动定律是根据行星运动的观察结果归 纳总结出来的,它们都是经验定律,且开普勒行星运动 定律只涉及运动学等方面的内容。
2.圆周运动可看成椭圆运动的特例,所以在一般情况下, 可把行星的运动当作圆周运动来处理,此时,r为圆周运 动的轨道半径,T为圆周运动的周期。 3.表达式 =k中的k仅由中心天体决定,与周围绕行的 星体无关。
地面上的一般物体之间的万有引力比较小, 与其他力比较可忽略不计,但在质量巨大的 天体之间或天体与其附近的物体之间,万有 引力起着决定性作用
两个物体之间的万有引力只与它们本身的 质量和它们之间的距离有关,而与所在空间 的运动性质无关,也与周围是否存在其他物 体无关
【思考·讨论】 如图所示,同一个物体在地球表面的不同位置时,所受 的万有引力大小相同吗? (物理观念)
C.在牛顿发现万有引力定律后,开普勒才发现了行星的 运行规律 D.开普勒独立完成了观测行星的运行数据、整理观测 数据、发现行星运动规律等全部工作
【解析】选B。根据第一定律:所有的行星围绕太阳运 动的轨道都是椭圆,太阳位于椭圆的一个焦点上,所以A 错误;根据第二定律:对每一个行星而言,太阳与行星的 连线在相同时间内扫过的面积相等,所以对任何一颗行 星来说,离太阳越近,运行速率就越大,所以B正确;在开 普勒发现了行星的运行规律后,牛顿才发现万有引力定 律,故C错误;开普勒整理第谷的观测数据后,发现了行 星运动的规律,所以D错误。
【解析】由题意可知m1=6.4×1024 kg、m2=7.2×104 k
飞机到地心的距离r≈6.4×106 m,根据F=G 可求
解飞机受到的引力: F2=6.67×10-11×
m1 gm 2
N≈7.5×105 N r2
则答案FF12:7.357..5×5≈11102005×95 1N061.442(×160.14240110746.2)2104
_两__物_成体正的比连,线与这两个物体间____________成反比。乘积
m1m2
距离r的平方
Gm1m2
2.表达式:F=___r_2 __。
(距1离)r)是。_两__质__点__间__的距离(若为匀质球体,则是_两__球__心__的 (2)G为万有引力常量,G=___________ N·m2/kg2。
等间隔分布在半径为r的圆轨道上,设地球质量为M,半 径为R。下列说法正确的是 ( )
GMm
A.地球对一颗卫星的引力大小为 (r R)2
B.一颗卫星对地球的引力大小为 GMm
r2
C.两颗卫星Leabharlann 间的引力大小为 Gm23r 2
D.三颗卫星对地球引力的合力大小为 3GMm
r2
【解析】选B、C。地球对一颗卫星的引力,利用万有引
N≈3.5×10-9 Nr2
答案:3.5×10-9 N
(7.2104 )2
(104 )2
【规律方法】万有引力定律的解题步骤 (((123)))分明利析确用能公万否 式 有满 中引足 各力用 物公F理式=量求G m的解r1m2大引2 小力公。的式大求小解及万方有向引。力的条件。
【母题追问】 1.在【典例示范】的情境下,此时飞机飞离地面的高度 为8 000 m,地球的质量为6.4×1024 kg,地球的半径为 6 370 km,估算此时任一架飞机受到地球的引力多大, 并分析其重力是另外飞机对其引力的多少倍。
(
)
【解析】选B。月球绕地球运行的周期约为27天,根据
开普勒第三定律 =k,得
,则T= ×27× (天)
≈5.2(天)。
r3 T2
r3 = r月3 T2 T月2
1 3
1 3
【补偿训练】 1.开普勒分别于1609年和1619年发表了他发现的
行星运动规律,后人称之为开普勒行星运动定律。关于 开普勒行星运动定律,下列说法正确的是 ( ) A.所有行星绕太阳运动的轨道都是圆,太阳处在圆心上 B.对任何一颗行星来说,离太阳越近,运行速率就越大
2.万有引力的“四性”:
四性 普遍性
相互性
内容
万有引力不仅存在于太阳与行星、地球与 月球之间,宇宙间任何两个有质量的物体之 间都存在着这种相互吸引的力
两个有质量的物体之间的万有引力是一对 作用力和反作用力,根据牛顿第三定律,总 是满足大小相等,方向相反,分别作用在两 个物体上
四性 宏观性
特殊性
内容
A.vA>vB C.vA<vB
B.vA=vB D.无法确定
【解析】选A。对任意一个行星来说,它与太阳的连线 在相等时间内扫过的面积相等。结合扇形面积的公式 可知,距离太阳近的点的线速度大,即vA>vB,故A正确, B、C、D错误。
2.某人造地球卫星运行时,其轨道半径为月球轨道半径
的AC..37~~13 ,59则天天此卫星运BD行..5大周~于期79天大天约是
C.地球和火星的轨道半长轴的二次方跟公转周期的三 次方的比值都相同 D.地球和火星的公转周期与其轨道半径成正比
【解题探究】 (1)地球和火星的运行规律是否符合开普勒对于行星运 动规律的总结? 提示:符合。
(2)行星运行轨道是什么形状?运行过程中周期与轨道
半径是什么关系? 提示:椭圆。轨道半长轴的平方与公转周期立方的比值 为定值。
(2)一年之内秋冬两季比春夏两季为什么要少几天? (
科学思维) 提示:根据开普勒第二定律,地球在秋冬两季比在春夏 两季离太阳距离近,线速度大,所以秋冬两季比春夏两 季要少几天。
【典例示范】 地球和火星是绕太阳运行的两颗行星,根据开普勒对于 行星运动规律的认识,下列说法正确的是 世纪金榜导 学号( ) A.地球和火星绕太阳运动的轨道都是椭圆 B.地球和火星绕太阳运动的轨道都是圆
G
m0m 4R 2
挖去的小球体的质量 挖m0去 的g小43 球( R2体)3 对 18质g点43 mR的3 万18 m有0。引力
【解析】选A。由开普勒第一定律知所有行星绕太阳运 动的轨道都是椭圆,太阳处在椭圆的一个焦点上,选项A 正确,B错误;由开普勒第三定律知所有行星的轨道半长 轴的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等,选 项C、D错误。
【规律方法】开普勒定律的应用技巧 (1)适用对象:开普勒定律不仅适用于行星,也适用于卫 星,只不过此时 =k,比值k是由中心天体所决定的另 一恒量,与环绕天r3体无关。 (2)定律的性质:T开2 普勒定律是总结行星运动的观察结 果而总结出来的规律。它们每一条都是经验定律,都是 从观察行星运动所取得的资料中总结出来的。
开普勒三定律:
(1)轨道定律:所有行星绕太阳运动的轨道都是_____,
太阳位于椭圆的一个_____上。
椭圆
焦点
(2)面积定律:任何一个行星与太阳的连线在相等的