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)

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

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.

2
+ 0
3

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

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)

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

若已知某天体半径R和重力加速度g

求该天体质量?

mg
G
Mm R2

gR2 M
G

若已知月球绕地球做匀速圆周运动

求该天体质量 ?


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

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


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

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

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.

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

天文学家第谷认识到,

要研究行星的运动规律,

就需要对行星进行观测,

他花了20年时间观测行

星的位置,并记录了大

量的数据。在他去世前,
步 完
他把这些数据传给他的

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)

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

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。

鲁科版物理必修二课件第2节万有引力定律的应用().pptx

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

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

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

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。

(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

(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

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)

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.
栏目 导引
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?
栏目 导引
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

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

(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

(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
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