物理必修2 第三章第一节万有引力定律 课件
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第三章 万有引力定律及其应用
第三章 万有引力定律及其应用
第一节 万有引力定律
第三章 万有引力定律及其应用
学习目标 1.了解地心说和日心说的内容． 2．知道开普勒行星运动定律． 3．了解万有引力定律的发现过程． 4．理解万有引力定律的内容、公式并能解答有关问题．
一、天体究竟做怎样的运动
1．地心说 ___地__球_______是宇宙的中心，是静止不动的，太阳、月亮以 及其他行星都绕_____地__球_____运动．地心说的代表人物是 ___托__勒__密_____．
2．万有引力定律 (1)内容：宇宙间的一切物体都是__互__相__吸__引____的，两个物体 间引力的方向在它们的____连__线______上，引力的大小跟它们 的质量的乘积成_____正__比_____，跟它们之间的距离的二次方 成____反__比______．
(2)公式：_F__＝__G_m__r1m2__2___.式中质量的单位用 kg，距离的单位
解析：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，B正确；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，A错 误；由开普勒第三定律知所有行星的半长轴的三次方跟它的 公转周期的二次方的比值都相等，C错误；行星绕太阳做曲 线运动，说明行星的合力不为零，而行星仅受太阳的引力作 用，故D正确．
2．日心说 ____太__阳______是宇宙的中心，是静止不动的，地球和其他行 星都绕_____太__阳_____运动．日心说的代表人物是__哥__白__尼__．
3．行星的运动规律
(1)开普勒第一定律(又叫椭圆轨道定律) 所有的行星围绕太阳运动的轨道都是_____椭__圆_____，太阳位 于所有____椭__圆______的一个焦点上，如图甲所示．
1．(双选)(2014·汕尾高一检测)关于行星绕太阳运动，下列说 法正确的是( BD ) A．行星在椭圆轨道上绕太阳运动的过程中，其速度与行星 和太阳之间的距离有关，距离小时速度小，距离大时速度大 B．所有行星在椭圆轨道上绕太阳运动，太阳在椭圆轨道的 一个焦点上 C．所有行星绕太阳运动的周期都是相等的 D．行星之所以在椭圆轨道上绕太阳运动，是由于太阳对行 星的引力作用
2．从速度大小认识：行星靠近太阳时速度增大，远离太阳时 速度减小．近日点速度最大，远日点速度最小．因此第二定 律又叫面积定律，如图所示．
3．对 Ta32＝k 的认识：第三定律反映了行星公转周期跟轨道
半长轴之间的关系．椭圆轨道半长轴越长的行星，其公转周 期越大；反之，其公转周期越小．如图所示，半长轴是 AB 间距的一半，T 是公转周期．其中常数 k 与行星无关，只与 太阳有关．因此第三定律又叫周期定律．
甲
乙
(2)开普勒第二定律(又叫面积定律) 行星和太阳之间的连线在相等的时间内扫过相同的 ____面__积______，如图乙所示． (3)开普勒第三定律(又叫周期定律) 行星绕太阳公转周期的____平__方______和轨道半长轴的 ____立__方______成正比．
数学表达式为Ta32＝k，或者为 a3＝kT2.
[审题指导] 的关键． [解析]
正确理解开普勒行星运动定律是解决此类问题
题后反思
(1)开普勒定律不仅适用于行星绕太阳的运转，也适用于卫星 绕地球的运转． (2)比例式Ta32＝k 中的 k 仅与中心天体的质量有关，而与周围 绕行的星体无关．也就是说，中心天体不同的系统 k 值是不 同的，在中心天体相同的系统里 k 值是相同的．
(双选)下列关于对开普勒第三定律 Ta32＝k 的理解，正确的 是( BC ) A．T 表示行星的自转周期 B．k 是一个仅与中心天体有关的常量 C．该定律既适用于行星绕太阳的运动，也适用于卫星绕行星 的运动
D.若地球绕太阳运转的半长轴为 a1,周期为 T1,月球绕地球运转 的半长轴为 a2，周期为 T2，由开普勒第三定律可得Ta3121＝Ta2322
对开普勒行星运动规律的理解
1. 从空间分布认识：行星的轨道都是椭圆，所有椭圆有一个 共同的焦点，太阳就在此焦点上．因此第一定律又叫椭圆轨 道定律，如图所示． 意义：第一定律告诉我们，尽管各行星的 轨道大小不同，但它们的共同规律是：所 有行星都沿椭圆轨道绕太阳运动，太阳则 位于所有椭圆的一个公共焦点上．否定了 行星圆形轨道的说法，建立了正确的轨道理论，给出了太阳 准确的位置．
用 m，力的单位用 N，G 称为引力常数，首先由英国科学家
卡文迪许利用扭秤测出．现在精确的实验测得 G＝ _6_.6_7_×__1_0_－__11_N_·_m__2/_k_g_2_.
(3)公式的适用条件 公式中的r对于可看做质点的物体而言指的就是两质点间的距 离；对于一般物体而言，r应为两个物体的重心间的距离，如 质量分布均匀的球体，r应为__两__球__心__之__间__的距离．
[想一想] 2.设想把质量为m的物体放到地球的中心，地球质 量为M，半径为R,则物体与பைடு நூலகம்球间的万有引力是无穷大吗？
提示：不是，把物体放到地球的中心时，r＝0，两物体不能 看成质点，此时万有引力定律不再适用，所以不能应用公式 F＝Gmr1m2 2来讨论.由于地球和物体关于地心对称，所以吸引 力相互抵消，整体而言，万有引力为零.
[想一想] 1.行星绕太阳在椭圆轨道上运行，行星距太阳较近 处与距太阳较远处相比较，运动速率何处较大？ 提示：由开普勒第二定律可知,距太阳较近处运动速率较大.
二、苹果落地的思考：万有引力定律的发现 1．万有引力的发现 在前人研究的基础上，经过一系列想象、假设、理想实验、 类比、归纳，_____牛__顿_____终于发现了万有引力，并经严密 的推理运算和实践检验，提出了万有引力定律．
对万有引力定律的理解
1．对万有引力定律 F＝Gmr1m2 2的理解 (1)引力常数 G＝6.67×10－11 N·m2/kg2，其物理意义为：引力 常数在数值上等于两个质量都是 1 kg 的质点相距 1 m 时的相 互吸引力． (2)公式的适用条件 ①严格地说，万有引力定律只适用于计算质点间相互作用的 引力的大小，r 为两质点间的距离． ②两个质量分布均匀的球体间的相互作用，也可用此定律来 计算，其中 r 是两球心间的距离．
第三章 万有引力定律及其应用
第一节 万有引力定律
第三章 万有引力定律及其应用
学习目标 1.了解地心说和日心说的内容． 2．知道开普勒行星运动定律． 3．了解万有引力定律的发现过程． 4．理解万有引力定律的内容、公式并能解答有关问题．
一、天体究竟做怎样的运动
1．地心说 ___地__球_______是宇宙的中心，是静止不动的，太阳、月亮以 及其他行星都绕_____地__球_____运动．地心说的代表人物是 ___托__勒__密_____．
2．万有引力定律 (1)内容：宇宙间的一切物体都是__互__相__吸__引____的，两个物体 间引力的方向在它们的____连__线______上，引力的大小跟它们 的质量的乘积成_____正__比_____，跟它们之间的距离的二次方 成____反__比______．
(2)公式：_F__＝__G_m__r1m2__2___.式中质量的单位用 kg，距离的单位
解析：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，B正确；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，A错 误；由开普勒第三定律知所有行星的半长轴的三次方跟它的 公转周期的二次方的比值都相等，C错误；行星绕太阳做曲 线运动，说明行星的合力不为零，而行星仅受太阳的引力作 用，故D正确．
2．日心说 ____太__阳______是宇宙的中心，是静止不动的，地球和其他行 星都绕_____太__阳_____运动．日心说的代表人物是__哥__白__尼__．
3．行星的运动规律
(1)开普勒第一定律(又叫椭圆轨道定律) 所有的行星围绕太阳运动的轨道都是_____椭__圆_____，太阳位 于所有____椭__圆______的一个焦点上，如图甲所示．
1．(双选)(2014·汕尾高一检测)关于行星绕太阳运动，下列说 法正确的是( BD ) A．行星在椭圆轨道上绕太阳运动的过程中，其速度与行星 和太阳之间的距离有关，距离小时速度小，距离大时速度大 B．所有行星在椭圆轨道上绕太阳运动，太阳在椭圆轨道的 一个焦点上 C．所有行星绕太阳运动的周期都是相等的 D．行星之所以在椭圆轨道上绕太阳运动，是由于太阳对行 星的引力作用
2．从速度大小认识：行星靠近太阳时速度增大，远离太阳时 速度减小．近日点速度最大，远日点速度最小．因此第二定 律又叫面积定律，如图所示．
3．对 Ta32＝k 的认识：第三定律反映了行星公转周期跟轨道
半长轴之间的关系．椭圆轨道半长轴越长的行星，其公转周 期越大；反之，其公转周期越小．如图所示，半长轴是 AB 间距的一半，T 是公转周期．其中常数 k 与行星无关，只与 太阳有关．因此第三定律又叫周期定律．
甲
乙
(2)开普勒第二定律(又叫面积定律) 行星和太阳之间的连线在相等的时间内扫过相同的 ____面__积______，如图乙所示． (3)开普勒第三定律(又叫周期定律) 行星绕太阳公转周期的____平__方______和轨道半长轴的 ____立__方______成正比．
数学表达式为Ta32＝k，或者为 a3＝kT2.
[审题指导] 的关键． [解析]
正确理解开普勒行星运动定律是解决此类问题
题后反思
(1)开普勒定律不仅适用于行星绕太阳的运转，也适用于卫星 绕地球的运转． (2)比例式Ta32＝k 中的 k 仅与中心天体的质量有关，而与周围 绕行的星体无关．也就是说，中心天体不同的系统 k 值是不 同的，在中心天体相同的系统里 k 值是相同的．
(双选)下列关于对开普勒第三定律 Ta32＝k 的理解，正确的 是( BC ) A．T 表示行星的自转周期 B．k 是一个仅与中心天体有关的常量 C．该定律既适用于行星绕太阳的运动，也适用于卫星绕行星 的运动
D.若地球绕太阳运转的半长轴为 a1,周期为 T1,月球绕地球运转 的半长轴为 a2，周期为 T2，由开普勒第三定律可得Ta3121＝Ta2322
对开普勒行星运动规律的理解
1. 从空间分布认识：行星的轨道都是椭圆，所有椭圆有一个 共同的焦点，太阳就在此焦点上．因此第一定律又叫椭圆轨 道定律，如图所示． 意义：第一定律告诉我们，尽管各行星的 轨道大小不同，但它们的共同规律是：所 有行星都沿椭圆轨道绕太阳运动，太阳则 位于所有椭圆的一个公共焦点上．否定了 行星圆形轨道的说法，建立了正确的轨道理论，给出了太阳 准确的位置．
用 m，力的单位用 N，G 称为引力常数，首先由英国科学家
卡文迪许利用扭秤测出．现在精确的实验测得 G＝ _6_.6_7_×__1_0_－__11_N_·_m__2/_k_g_2_.
(3)公式的适用条件 公式中的r对于可看做质点的物体而言指的就是两质点间的距 离；对于一般物体而言，r应为两个物体的重心间的距离，如 质量分布均匀的球体，r应为__两__球__心__之__间__的距离．
[想一想] 2.设想把质量为m的物体放到地球的中心，地球质 量为M，半径为R,则物体与பைடு நூலகம்球间的万有引力是无穷大吗？
提示：不是，把物体放到地球的中心时，r＝0，两物体不能 看成质点，此时万有引力定律不再适用，所以不能应用公式 F＝Gmr1m2 2来讨论.由于地球和物体关于地心对称，所以吸引 力相互抵消，整体而言，万有引力为零.
[想一想] 1.行星绕太阳在椭圆轨道上运行，行星距太阳较近 处与距太阳较远处相比较，运动速率何处较大？ 提示：由开普勒第二定律可知,距太阳较近处运动速率较大.
二、苹果落地的思考：万有引力定律的发现 1．万有引力的发现 在前人研究的基础上，经过一系列想象、假设、理想实验、 类比、归纳，_____牛__顿_____终于发现了万有引力，并经严密 的推理运算和实践检验，提出了万有引力定律．
对万有引力定律的理解
1．对万有引力定律 F＝Gmr1m2 2的理解 (1)引力常数 G＝6.67×10－11 N·m2/kg2，其物理意义为：引力 常数在数值上等于两个质量都是 1 kg 的质点相距 1 m 时的相 互吸引力． (2)公式的适用条件 ①严格地说，万有引力定律只适用于计算质点间相互作用的 引力的大小，r 为两质点间的距离． ②两个质量分布均匀的球体间的相互作用，也可用此定律来 计算，其中 r 是两球心间的距离．