新教材2020-2021学年高中物理人教必修第二册课件：第七章第2节万有引力定律

2020-2021学年高一上学期物理人教(2019)物理必修第二册第7章万有引力与航天含答案

2020—2021人教（2019）物理必修第二册第7章万有引力与航天含答案

新教材必修第二册第7章万有引力与宇宙航行

一、选择题

1、日心说的代表人物是()

A．托勒密B．哥白尼C．布鲁诺D．第谷

2、某行星绕恒星运行的椭圆轨道如图所示，E和F是椭圆的两个焦点，O是椭圆的中心，行星在B点的速度比在A点的速度大．则恒星位于（）

A. F 点

B. A点

C. E点

D. O点

3、牛顿这位科学巨人对物理学的发展做出了突出贡献．下列有关牛顿的表述中正确的是()

A．牛顿用扭秤装置测定了万有引力常量

B．牛顿通过斜面实验得出自由落体运动位移与时间的平方成正比

C．牛顿认为站在足够高的山顶上无论以多大的水平速度抛出物体，物体都会落回地面

D．牛顿的“月—地检验”表明地面物体所受地球的引力、月球所受地球的引力，与行星所受太阳的引力服从相同规律

4、随着太空技术的飞速发展,地球上的人们登陆其他星球成为可能。假设未来的某一天,宇航员登上某一星球后,测得该星球表面的重力加速度是地球表面重力加速度的2倍,而该星球的平均密度与地球的差不多,则该星球质量大约是地球质量的( )

A.0.5倍

B.2倍

C.4倍

D.8倍

5、地球对月球具有相当大的万有引力,而它们却不靠在一起的原因是()

A.与被地球吸引在地球表面的人的重力相比,地球对月球的引力还不算大

B.由于月球质量太大,地球对月球引力产生的加速度太小,以至观察不到月球的下落

C.不仅地球对月球有万有引力,而且太阳系里的其他星球对月球也有万有引力,这些力的合力为零

D.地球对月球的万有引力不断改变月球的运动方向,使得月球绕地球做圆周运

2020版新教材高中物理第七章万有引力与宇宙航行2万有引力定律课件新人教版必修第二册

力,总是满足大小相等,方向相反,作用在两个物体上
地面上的物体之间的万有引力一般比较小,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间的
距离有关,而与它们所在空间的性质无关,也与周围是否存在其他物体无关
探究三
随堂检测
(2)结论太阳对不同行星的引力,与行星的质量m成正比,与行星和太阳间距离r的二次方成反比。
3.行星对太阳的引力
探究一
探究二
探究三
随堂检测
4.行星与太阳间的引力
探究一
探究二
探究三
随堂检测
实例引导例1(多选)下列关于太阳对行星的引力的说法正确的是( ) A.太阳对行星的引力提供行星做匀速圆周运动的向心力 B.太阳对行星引力的大小与太阳的质量成正比,与行星和太阳间的距离的二次方成反比 C.太阳对行星的引力是由实验得出的 D.太阳对行星的引力规律是由开普勒行星运动规律和行星绕太阳做匀速圆周运动的规律推导出来的解析:太阳对行星的引力提供行星做匀速圆周运动的向心力,其大小是牛顿结合开普勒行星运动定律和圆周运动规律推导出来的, 它不是实验得出的,但可以通过天文观测来检验其正确性,故选项A、 D正确,C错误。太阳对行星的引力大小与行星的质量成正比,与行星和太阳间距离的二次方成反比,故选项B错误。答案:AD

新教材2023高中物理第七章万有引力与宇宙航行7.4宇宙航行课件新人教版必修第二册

知识点一宇宙速度 1.牛顿曾设想:从高山上水平抛出一个物体,当抛出的速度足够大时,物体就不会落回地面,将成为环绕地球运动的人造地球卫星,如图所示.据此思考以下问题:
(1)当抛出速度较小时,物体做什么运动?当抛出速度足够大物体不落回地面时,物体做什么运动? 答案:当抛出速度较小时,物体做平抛运动.当抛出速度足够大时,物体不再落回地面,而是环绕地球运动.
知识点二人造地球卫星
迄今为止,人类已经发射了数千颗人造地球卫星,目前在轨有效运行的卫星有上千颗,其中的通信、导航、气象等卫星已极大地改变了人类的生活.阅读教材,完成下列问题. 1. 1957 年10月4日,世界上第一颗人造地球卫星发射成功. 2.1970年4月24日,我国第一颗人造地球卫星—— 东方红1号 (名称)发射成功,开创了中国航天史的新纪元.
问题情境
探究一宇宙速度
1.已知地球的质量为m地=5.98×1024 kg,近地卫星绕地球做匀速圆周运动的轨道半径等于地球半径r=R=6.4×106 m,地球表面附近的重力加速度g取9.8 m/s2.请用两种方法推导地球的第一宇宙速度,并比较两种方法计算的结果.
2.如图所示,地球的两颗卫星均绕地球做匀速圆周运动.
小试身手判断下列说法的正误并和同学交流(正确的打“√”,错误的打“×”).
1.第一宇宙速度是能使卫星进入近地圆形轨道的最小发射速度.(√) 2.人造地球卫星的最小绕行速度是7.9 km/s.(×)

新教材2020-2021学年人教版物理必修第二册优质课件：第七章相对论时空观与牛顿力学的局限性

同？
提示：经典时空观中空间和时间是绝对的，与物质的运动状态无关；在狭义相对论时空观中，空间和时间是相对的，与物质的运动状态有关。
二、牛顿力学的成就与局限性 1．填一填 (1)牛顿力学的成就：从地面上物体的运动到天体的运动，从拦河筑坝、修建桥梁到设计各种机械，从自行车到汽车、火车、飞机等现代交通工具的运动，从投出篮球到发射导弹、人造地球卫星、宇宙飞船……所有这些都服从牛顿力学的规律。
2．判一判
(1)在不同的惯性系中，光速是不同的。
(×)
(2)由于在任何惯性系中力学规律都是相同的，因此，研究力学
问题时可以选择任何惯性系。
(√ )
(3)按照经典时空观，某一事件的发展过程，在不同的惯性系中
观察，它们的时间间隔是相同的。
(√ )
3．想一想经典时空观和狭义相对论时空观中，空间和时间有什么不
[对点练清]
1．[多选]设某人在速度为 0.5c 的飞船上打开一个光源，则下列
说法正确的是
()
A．飞船正前方地面上的观察者看到这一光速为 1.5c
B．飞船正后方地面上的观察者看到这一光速为 0.5c
C．在垂直飞船前进方向地面上的观察者看到这一光速是 c
D．在地面上任何地方的观察者看到的光速都是 c
(1)相对论和量子力学的出现，说明经典力学已失去意义。(× )
(2)原子中电子的运动能用经典力学进行解释。

2019_2020学年新教材高中物理第七章万有引力与宇宙航行本章优化总结课件新人教版必修第二册

4．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，解决问题的基本思路有两条：
(1)利用在中心天体表面或附近，万有引力近似等于重力即 G
MRm2 ＝mg0(g0 表示天体表面的重力加速度)．注意：在研究卫星的问题中，若已知中心天体表面的重力加
速度 g0 时，常运用 GM＝g0R2 作为桥梁，把“地上”和“天上” 联系起来．由于这种代换的作用巨大，此式通常称为黄金代换式．
本章优化总结wenku.baidu.com
专题一天体运动规律方法总结应用万有引力定律研究天体运动问题是高中物理的重要内容和高考热点，在分析天体运动问题时，要注意模型构建思想的应用． 1．建立质点模型：天体有自然天体(如地球、月亮)和人造天体(如宇宙飞船、人造卫星)两种，无论是哪种天体，不管它的体积有多大，在分析天体问题时，应把研究对象看作质点．人造天体直接看作一个质点，自然天体看作是位于球心位置的一个质点．
C．地球近地卫星做匀速圆周运动的线速度为
GM R
D．地球近地卫星做匀速圆周运动的周期大于2ωπ
解析：因地球的自转角速度为 ω，故地球赤道上物体随地球自转运动的线速度 v＝ωR，选项 A 正确；同步卫星的运行角速度等于地球的自转角速度 ω，故同步卫星的运行线速度 v＝ω(R ＋h)，选项 B 错误；根据万有引力定律可得：GRM2m＝mvR′2，可

2020-2021学年新教材物理人教版必修第二册教案：第7章4.宇宙航行

4．宇宙航行

学习目标：1.[科学思维]了解人造地球卫星的最初构想，会推导第一宇宙速度。 2.[科学思维]知道同步卫星和其他卫星的区别，会分析人造地球卫星的受力和运动情况并解决涉及人造地球卫星运动的较简单的问题。 3.[科学思维]了解发射速度与环绕速度的区别与联系，理解天体运动中的能量观。 4.[科学态度与责任]了解宇宙航行的历程和进展，感受人类对客观世界不断探究的精神和情感。

阅读本节教材，回答第59页“问题”并梳理必要知识点。教材第59页“问题”提示：这个速度是7.9 km/s 。

一、宇宙速度 1．第一宇宙速度

(1)物体绕地球速度推导：物体绕地球的运动可视作匀速圆周运动，万有引力提供物体运动所需的向心力，有G mm 地r 2＝m v 2

r ，由此解出v ＝

Gm 地

r (m 地为地球

质量，r 为物体做圆周运动的轨道半径)。

(2)数值：已知地球的质量，近似用地球半径R 代替r ，算出v ＝

Gm 地

R ＝7.9 km/s ，这就是物体在地球附近绕地球做匀速圆周运动的速度，叫作第一宇宙速度。

第一宇宙速度的其他三种叫法：最小发射速度、最大环绕速度、近地绕行速度。

当飞行器的速度等于或大于11.2 km/s 时，它就会克服地球的引力，永远离开地球。我们把11.2 km/s 叫作第二宇宙速度。

3．第三宇宙速度

在地面附近发射飞行器，如果要使其挣脱太阳引力的束缚，飞到太阳系外，必须使它的速度等于或大于16.7 km/s ，这个速度叫作第三宇宙速度。

图解三个宇宙速度

1．同步卫星：地球同步卫星位于赤道上方高度约36 000 km处，因相对地面静止，也称静止卫星。地球同步卫星与地球以相同的角速度转动，周期与地球自转周期相同。

2020_2021学年新教材高中物理第七章万有引力与宇宙航行4宇宙航行课件新人教版必修第二册2021

T 2
(2)mg= G M m ,在天体表面上物体的重力等于它受到的引力,可得gR2=GM,该公式
R2
称为黄金代换。
课堂互动探究
【主题一】宇宙速度【生活情境】
【问题探究】牛顿曾提出过一个著名的思想实验:如图所示,从高山上水平抛出一个物体,当抛出的速度足够大时,物体将环绕地球运动,成为人造地球卫星。 (1)当抛出速度较小时,物体做什么运动? 提示:平抛运动。 (2)当物体刚好不落回地面时,物体做什么运动? 提示:物体绕地球表面做匀速圆周运动。
【问题探究】情景1:卫星种类主要有侦察卫星、通信卫星、气象卫星、地球资源卫星等,不同种类的卫星轨道半径不同。情景2:地球同步卫星是相对于地面静止的、和地球自转具有相同的周期的卫星。 (1)不同种类的卫星,轨道不同,轨道的中心是否相同? 提示:无论卫星沿什么轨道运动,轨道的中心都是地心。
(2)同一轨道上的两颗卫星,所受的向心力大小是否相同?
2 2
2
2
【解析】选C。根据an=rω2得an=
42 T2
R,地球的半径R= a n T 2
42
,则地球的第一宇宙
速度为
v
gR
angT2 42
Tang，故选项C正确。
2
【补偿训练】
某人在一星球上以速率v竖直上抛一物体,经时间t后,物体以速率v落回手

2020-2021学年高一下学期物理人教版(2019)必修第二册第七章万有引力与宇宙航行含答案

2020--2021（新教材）人教物理必修第二册第七章万有引力与宇宙航行含答案（新教材）必修第二册第七章万有引力与宇宙航行

一、选择题

1、(多选)16世纪，哥白尼根据天文观测的大量资料，经过40多年的天文观测和潜心研究，提出“日心说”的如下四个基本论点，这四个论点目前看存在缺陷的是()

A.宇宙的中心是太阳，所有行星都绕太阳做匀速圆周运动

B.地球是绕太阳做匀速圆周运动的行星，月球是绕地球做匀速圆周运动的卫星，它绕地球运转的同时还跟地球一起绕太阳运动

C.天空不转动，因为地球每天自西向东转一周，造成太阳每天东升西落的现象

D.与日地距离相比，恒星离地球都十分遥远，比日地间的距离大得多

2、一物体在地球表面重16 N，它在以5__m/s2的加速度加速上升

满足牛顿第二定律

的火箭中的视重(即物体对火箭竖直向下的压力)为9 N，则此火箭离地球表面的距离为地球半径的(地球表面重力加速度取10 m/s2)()

A.2倍

B.3倍

C.4倍

D.0.5倍

3、火星直径约为地球的一半，质量约为地球的十分之一，它绕太阳公转的轨道半径约为地球公转半径的1.5倍。根据以上数据，以下说法中正确的是()

A.火星表面重力加速度的数值比地球表面的大

B.火星公转的周期比地球的长

C.火星公转的线速度比地球的大

D.火星公转的向心加速度比地球的大

4、2018年11月1日，我国在西昌卫星发射中心成功发射第四十一颗北斗导航卫星，是我国北斗三号系统第十七颗组网卫星，它是地球同步卫星，设地球自转角速度一定，下面关于该卫星的说法正确的是()

A.它绕地球运动的角速度等于地球自转的角速度

新教材2023年高中物理第7章万有引力与宇宙航行 1 行星的运动课件新人教版必修第二册

1．行星的运动
目标体系构建课前预习反馈课内互动探究课堂小结易错辨析警示课堂达标检测
目标体系构建
课程标准
通过史实，了解人类对行星运动规律的认识过程。
素养目标
课前预习反馈
知识点 1 地心说与日心说
内容
局限性
_地__球____是宇宙的中心，而且是都把天体的运动看得很神
地心说静止不动的，太阳、月亮以及其圣，认为天体的运动必然
『判一判』
思考辨析
(1)地球是整个宇宙的中心，其他天体都绕地球运动。 ( × )
(2)同一行星沿椭圆轨道绕太阳运动，靠近太阳时速度增大，远离太
阳时速度减小。
(√ )
(3)太阳系中所有行星都绕太阳做椭圆运动，且它们到太阳的距离都
相同。
( ×)
(4)行星轨道的半长轴越长，行星的周期越长。 (5)公式Ta32＝k 中的 a 可认为是行星的轨道半径。
课内互动探究
探究一情景导入
开普勒定律的理解
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？
提示：冬至日，夏至日。由图可知，冬至日地球在近日点附近，夏至日在远日点附近，由开普勒第二定律可知，冬至日地球绕太阳运动的速度最大，夏至日地球绕太阳运动的速度最小。

新教材人教版高中物理必修第二册第七章万有引力与宇宙航行精品教学案(知识点考点汇总)

第七章万有引力与宇宙航行

7.1行星的运动 ....................................................................................................................... - 1 -

7.2万有引力定律 ................................................................................................................. - 10 -

7.3万有引力理论的成就...................................................................................................... - 24 -

7.4宇宙航行 ......................................................................................................................... - 37 -

7.5相对论时空观与牛顿力学的局限性.............................................................................. - 52 -

7.1行星的运动

学习目标：1.[物理观念]了解人类对行星运动规律的认识历程，知道开普勒行星运动规律及其科学价值。 2.[科学思维]知道行星绕太阳运动的原因，知道引力提供了行星绕太阳做匀速圆周运动的向心力。 3.[科学探究]认识到科学研究一般从最基本的观念开始，凭借对现象的观测、模型的构建以及模型与事实之间的相互作用，不断修正原有的观念和模型，使其逐步接近事实，获得物理规律。 4.[科学态度与责任]认识到相信自然的简单和谐是科学家研究的动力之一，尊重客观事实、坚持实事求是是科学研究的基本态度和社会责任。

新教材人教版高中物理必修第二册第七章万有引力与宇宙航行精品教学课件

【解析】选D。不同行星绕太阳运动时的椭圆轨道不同,但有一个共同的焦点,
即太阳位置,A、B均错误;由开普勒第二定律知行星离太阳距离小时速度大, 距离大时速度小,C错误;运动的周期T与半长轴a满足 a3 =k,D正确。
T2
【素养训练】 (多选)在天文学上,春分、夏至、秋分、冬至将一年分为春、夏、秋、冬四季。如图所示,从地球绕太阳的运动规律入手,下列判断正确的是 ( ) A.在冬至日前后,地球绕太阳的运行速率较大 B.在夏至日前后,地球绕太阳的运行速率较大 C.春夏两季与秋冬两季时间相等 D.春夏两季比秋冬两季时间长
2.万有引力定律
一、行星与太阳间的引力【情境思考】牛顿在前人研究的基础上认为任何方式改变速度都需要力,行星运动需要的力是哪个天体对它产生的力? 提示:太阳
提醒:太阳对行星的引力与行星对太阳的引力是作用力和反作用力。
二、月—地检验
1.猜想:维持月球绕地球运动的力与使得苹果下落的力是同一种力, 同样遵从“_平__方__反__比__”的规律。
1.地心说:_地__球__是宇宙的中心,是静止不动的,太阳、月亮以及其他星体都绕_地__球__运动。 2.日心说:_太__阳__是静止不动的,地球和其他行星都绕_太__阳__运动。 3.局限性:都把天体的运动看得很神圣,认为天体的运动必然是最完美、最和谐的_匀__速__圆__周__运__动__,而与丹麦天文学家第谷的观测数据不符。

2022_2023学年新教材高中物理第七章万有引力与宇宙航行2万有引力定律学生用书新人教版必修第二册

2.万有引力定律

课标要求

1.知道太阳和行星间存在着引力作用，是行星绕太阳运动的原因．(物理观念) 2．能根据开普勒行星运动定律和牛顿第三定律推导出太阳与行星间的引力公式．(科学思维)

3．理解万有引力定律的内容、表达式及适用范围，知道引力常量，能应用万有引力公式解答相关问题．(科学思维)

必备知识·自主学习——突出基础性素养夯基

一、行星与太阳间的引力

1．太阳对行星的引力：太阳对行星的引力F 与行星的质量m 成____________，与行星

和太阳间距离的二次方成____________，即F 2．行星对太阳的引力：在引力的存在与性质上，太阳与行星的地位完全相当，因此行星对太阳的引力和太阳对行星的引力规律________，即F′∝m 太

r 2.

二、月—地检验

1．检验目的：检验地球绕太阳运动、月球绕地球运动的力与地球对树上苹果的引力是否为____________的力．

2．检验方法 (1)理论分析

①假设地球与月球间的作用力和太阳与行星间的作用力是同一种力，它们的表达式也应该满足F ＝________．

②根据牛顿第二定律，月球绕地球做圆周运动的向心加速度a 月＝F

m 月

＝G m 地

r

2．【地球中心

与月球中心的距离】

③假设地球对苹果的吸引力也是同一种力，同理可知，苹果的自由落体加速度a 苹＝F

m 苹＝

G m 地

R

2.【地球中心与苹果间的距离】

④由②③知，a 月a 苹

＝R 2r 2，由于r≈60R，所以应有：a 月

a 苹

＝

1

602

.

(2)实际观测 T ＝27.3天

a 月＝ω2

r 地月＝(

T

)2

r 地月＝(

高中新教材人教版物理课件必修第二册第七章万有引力与宇宙航行 2-万有引力定律

,行星做圆周运动所需要

提示:都遵守牛顿第二定律F=
的向心力由太阳对它的引力提供。
4.两物体间的距离趋近于零时,万有引力趋近于无穷大吗?
提示:不是。当两物体无限接近时,不能再视为质点,不能简
单地套用公式计算万有引力。
知识点一行星与太阳间的引力
问题引领
如图所示,太阳系中的行星围绕太阳做圆周运动。探讨:
行星间的引力,遵从相同的规律。
三、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.公式:F=G 。G
是比例系数,叫作引力常量,适用于任何
两个物体。
3.引力常量:英国物理学家卡文迪什通过实验推算出引力常
太
3.公式 F=G

的适用范围
我们在已有的观测结果(开普勒行星运动定律)和理论(牛顿
运动定律)引导下进行推测和分析,所得出的结论不但适用于
行星与太阳之间的作用力,而且对其他天体之间的作用力也
适用。
画龙点睛太阳对行星的引力效果是向心力,使行星绕太阳
做圆周运动。
典型例题
【例题1】 (多选)下图是八大行星绕太阳运动的情境,关于
2.体会月—地检验的过程,掌握科学思维方法。

2019_2020学年新教材高中物理第七章万有引力与宇宙航行7.3万有引力理论的成就课件新人教版必修第二册

提示：(1)天体实际运动是沿椭圆轨道的，而我们在通常情况下可以将其看作匀速圆周运动．
(2)一般有三种方法，即①an＝vr2；②an＝ω2r；③an＝4Tπ22r. (3)根据环绕天体运动的情况，求出向心加速度，然后根据万有引力充当向心力，进而列方程求解．
(4)①若已知月球绕地球做匀速圆周运动的周期为 T，半径为 r，根
体的质量，俗称“借助外援法”．常见的情况如下：
万有引力提中心天体的质
供向心力
量
说明
GMr2m＝mvr2 GMr2m＝mω2r GMr2m＝m4Tπ22r
M＝rGv2 M＝ωG2r3
M＝4GπT2r23
①r 为行星(或卫星)的轨道半径， v、ω、T 为行星(或卫星)绕中心天体运动的线速度、角速度和周期 ②“环绕法”求得的是中心天体的质量，而不能求绕中心天体做圆周
1．天体质量的计算 (1)重力加速度法若已知天体(如地球)的半径 R 及其表面的重力加速度 g，根据在天体表面上物体的重力近似等于天体对物体的万有引力，得 mg＝GMRm2 ，解得天体的质量为 M＝gGR2，g、R 是天体自身的参量，所以该方法俗称“自力更生法”．
(2)环绕法
借助环绕中心天体做圆周运动的行星(或卫星)计算中心天
2．发现未知天体根据已发现的天体的运行轨道结合万有引力定律推算出未知天体的轨道，如海王星就是这样发现的．

新教材2023年高中物理第7章万有引力与宇宙航行核心素养微课3课件新人教版必修第二册

道上做匀速圆周运动，运动的线速度为v3、加速度为a3。则v1、v2、v3
的大小关系和a1、a2、a3的大小关系是
( B)
A．v3>v2>v1；a3>a2>a1
B．v2>v3>v1；a2>a3>a1
C．v2>v3>v1；a2<a3<a1
D．v3>v2>v1；a2>a3>a1
解析：对于近地卫星和地球同步卫星，有 GMr2m＝ma＝mvr2，解得 a
典题剖析
典题3 (多选)宇宙中两颗相距较近的天体称为“双星”，它们以二者连线上的某一点为圆心做匀速圆周运动，而不会因为万有引力的作用而吸引到一起。如图所示，某双星系统中A、B两颗天体绕O点做匀速圆周运动，它们的轨道半径之比rA∶rB＝1∶2，则两颗天体的
( AC ) A．质量之比mA∶mB＝2∶1 B．角速度之比ωA∶ωB＝1∶2 C．线速度大小之比vA∶vB＝1∶2 D．向心力大小之比FA∶FB＝2∶1
典题剖析
典题1 (多选)2021年4月29日上午11时23分，在中国文昌航天发射场，长征五号B运载火箭将天和核心舱顺利送入太空。如图所示，
核心舱在B点从椭圆轨道Ⅰ进入圆形轨道Ⅱ，关于核心舱的运动，下列
说法中正确的有 A．在轨道Ⅰ上经过B的速度小于在轨道Ⅱ上经过
( AD )

新教材2020-2021学年高中物理人教必修第二册课件：第七章 第2节 万有引力定律

2020-2021学年高一上学期物理人教(2019)物理必修第二册第7章 万有引力与航天 含答案