人教版高中物理必修2 第六章第3节万有引力定律课件(24张)

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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 普遍
到微观粒子)间的相互吸引力，它是自然界中物体间的基本相互 性
作用之一
相互 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
性 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 宏观
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2.(对月一地检验的理解)牛顿得出万有引力定律之前进行的 月—地检验是检验下列哪两个力属于同一性质力( ) A.太阳对地球的引力和太阳对其他行星的引力 B.地球对太阳的引力和地球对月球的引力 C.地球对其表面物体的引力和月球对表面物体的引力 D.地球对月球的引力和地球对表面物体的引力 解析 月—地检验是判断地球对月球的引力与地球对表面 物体的引力是否为同一性质力，故选D。 答案 D
所以选项 C 正确，D 错误；公式 F＝Gmr1m2 1适用于两质点 间的相互作用，当两物体相距很近时，两物体不能看成质 点，所以选项 B 错误。
答案 AC
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[针对训练1] (多选)要使两物体间的万有引力减小到原来
的
1 4
，下列办法可以采用的是(
)
A.使两物体的质量各减小一半，距离不变
引力的表达式F＝G
m1m2 r2
，下列说法正确的是(
)
A.公式中的G是引力常量，它是由实验得出的，而不是人
为规定的
B.当两个物体间的距离r趋于零时，万有引力趋于无穷大
C.m1和m2所受引力大小总是相等的 D.两个物体间的引力总是大小相等、方向相反的，是一对
平衡力
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解析 引力常量 G 是由英国物理学家卡文迪许运用构思巧 妙的“精密”扭秤实验第一次测定出来的，所以选项 A 正 确；两个物体之间的万有引力是一对作用力与反作用力， 它们总是大小相等、方向相反，分别作用在两个物体上，
答案 B
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4.(重力与高度的关系)(2017·临沂高一检测)地球半径为R，
地球表面的重力加速度为g，若高空中某处的重力加速 度为 1 g，则该处距地球表面的高度为( )
2
A.( 2－1)R
B.R
C. 2R
D.2R
解析 设地球质量为 M，则质量为 m 的物体在地球表面上重 力 mg＝GMRm2 ，在高度为 h 处的重力12mg＝G（RM＋mh）2。解
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3.(对万有引力定律的应用)航天员王亚平在“天宫一号”飞船
内进行了我国首次太空授课，演示了一些完全失重状态下
的物理现象。若飞船质量为m，距地面高度为h，地球质量
为M，半径为R，引力常量为G，则飞船所在处的重力加速
度大小为( )
A.0 GMm
C.（R＋h）2
GM B.（R＋h）2
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万有引力定律的理解
[要点归纳] 1.万有引力表达式 F＝Gmr1m2 2的适用条件
(1)两质量分布均匀的球体间的万有引力，可用公式计算，此 时r是两个球体球心的距离。 (2)—个质量分布均匀球体与球外一个质点间的万有引力，可 用公式计算，r为球心到质点间的距离。 (3)两个物体间的距离远大于物体本身的大小时，公式也适用。
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[精典示例] [例2] 地球表面重力加速度为g，忽略地球自转的影响，在距
地面高度为h的空中重力加速度是地面上重力加速度的几倍？
已知地球半径为R。
解析 不计地球自转的影响，物体受到的重力等于物体受到的 万有引力。设地球质量为 M，物体质量为 m，则地面上：mg ＝GMRm2 ，h 高处：mg′＝G（RM＋mh）2，解得：g′ g ＝（R＋R2h）2 答案 （R＋R2h）2倍
点P的引力(P在两球心OO′连线的延长线上)。
图4
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解析 用填补法计算万有引力。 将挖去的部分补上，则完整的大球对球外质点 P 的引力：
F1＝（G2MRm）2＝G4MRm2
半径为R2 的小球的质量
M′＝43πR2 3·ρ＝M8 ，
补上的小球对质点 P 的引力： F2＝GM52′Rm2 ＝G50MRm2 ， 因而挖去小球后阴影部分对 P 质点的引力
以上两式得：h＝( 2－1)R，A 正确。
答案 A
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5.(万有引力定律的应用)如图4所示，阴影区域是质量为M、
半径为R的球体挖去一个小圆球后的剩余部分。所挖去 的小圆球的球心O′和大球体球心O的距离是 R2 。求球体 的剩余部分对球体外离球心O距离为2R、质量为m的质
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3.重力、重力加速度与高度的关系
(1)地球表面物体的重力约等于地球对物体的万有引力，即 mg＝GMRm2 ，所以地球表面的重力加速 g＝GRM2 。 (2)地球上空 h 高度，万有引力等于重力，即 mg＝G（RM＋mh）2， 所以 h 高度的重力加速度 g＝（RG＋Mh）2。
答案 B
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1.(物理学史的考查)(2017·南宁高一检测)(多选)2015年的诺贝 尔物理学奖授予了日本的梶田隆章和加拿大的阿瑟·麦克唐 纳，以表彰他们在科学实验中所做出的贡献。在力学理论建 立的过程中，有许多伟大的科学家做出了贡献。关于科学家 和他们的贡献，下列说法正确的是( ) A.伽利略发现了行星运动的规律 B.卡文迪许通过实验测出了引力常量 C.牛顿最早指出了力不是维持物体运动状态的原因 D.笛卡儿对牛顿第一定律的建立做出了贡献
2.表达式：F＝__G_m__r1m2__2_。
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_.6_7_×__1_0_－_1_1____N·m2/kg2。
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思维拓展 天体是有质量的，人是有质量的，地球上的其他物体也是有 质量的。请思考：
图2 (1)任意两个物体之间都存在万有引力吗？“两个物体之间 的距离r”指物体哪两部分间的距离？ (2) 地 球 对 人 的 万 有 引 力 与 人 对 地 球 的 万 有 引 力 大 小 相 等 吗 ？ 答案 (1)都存在 质心间距离 (2)相等
B.使其中一个物体的质量减小到原来的 1 ，距离不变 4
C.使两物体间的距离增大为原来的2倍，质量不变
D.使两物体间的距离和质量都减小为原来的 1 解析 由万有引力定律 F＝Gmr1m2 2可知，A、B4 、C 选项中
两物体间的万有引力都将减少到原来的14，而 D 选项中两 物体间的万有引力保持不变，故应选 A、B、C 选项。
F＝F1－F2＝G4MRm2 －G50MRm2 ＝2130G0MRm2 。
答案
23GMm 100R2
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图1 答案 不是。是因为地球对月球的引力提供了月球绕地球 运动的向心力，使月球做匀速圆周运动。
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二、万有引力定律 阅读教材第40～41页“万有引力定律”和“引力常量”部分， 知道万有引力定律的内容及表达式，了解引力常量的测定。
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___。
体与物体间，它的存在才有宏观的物理意义。在微观世界中， 性
粒子的质量都非常小，粒子间的万有引力可以忽略不计
两个物体间的万有引力，只与它们本身的质量、它们之间的距
特殊
离有关，和所在空间的性质无关，和周围有无其他物体的存在
性
无关
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[精典示例]
[例1] (多选)对于质量为m1和质量为m2的两个物体间的万有
图3
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2.重力与纬度的关系
(1)在赤道上：重力和向心力在一条直线上，GMRm2 ＝mω 2R＋mg (2)在两极上：F 向＝0，GMRm2 ＝mg (3)在一般位置：重力是万有引力的一个分力，GMRm2 ＞mg。 越靠近南北两极 g 值越大，由于物体随地球自转所需的向心力 较小，常认为万有引力近似等于重力，即GRM2m＝mg。
GM D. h2
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解析 “天宫一号”飞船绕地球飞行时与地球之间的万有 引力 F 引＝G（RM＋mh）2，由于“天宫一号”飞船绕地球飞 行时重力与万有引力相等，即 mg＝G（RM＋mh）2，故飞船 所在处的重力加速度 g＝G（R＋Mh）2，故选项 B 正确，选 项 A、C、D 错误。
第3节 万有引力定律
学习目标
核心提炼
1.了解万有引力定律得出的过
程和思路。 2.理解万有引力定律内容、含 义及适用条件。
3.知道任何物体间都存在万有 引力，且遵循相同的规律。
1种方法——月—地检验 1个定律——万有引力定律 1个常量——万有引力常量 G＝6.67×10－11N·m2/kg2
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速度大约是它在地面附近下落时的加速度的__6_0_2 _。 3.结论：自由落体加速度和月球的向心加速度与我们的预期符