人教版高中物理必修二《万有引力定律》PPT课件

【答案】 C
题8［2019·广东仲元中学高一检测］地球的半径为R，
某卫星在地球表面附近所受万有引力为F，则该卫星
在离地面高度D约6R的轨道上受到的万有引力约为
（）
1F 36
1F 49
A. 6F
B. 7F C.
D.
题9 两个质量分布均匀、密度相同且大小相同的实心小球紧靠 在一起，它们之间的万有引力为F，如图所示。现将其中一个小 球挖去半径为原球半径 的球，并按如图所示的方式紧靠在一起 （三个球心在一条直线上），试计算它们之间的万有引力大小。
两个物体的质量m1和m2的乘积成正比，跟它们
的2距、公离式r的二F＝次G方m成r1反m2 2比。
其中G=6.67×10-11N·m2/kg2——引力常量
➢ 引力恒量的测定:
装置介绍:T形架、石英丝、镜尺、M 球和m球⑵测量原理介绍:扭秤达到 平衡时,引力矩等于石英丝的阻力矩. 石英丝转角可由镜尺测出,由石英丝 转角可知扭力矩等于引力矩,从而可 测得万有引力,进而可测引力恒量G.
1/80
R星∶R地=1∶4，求该星球的质量与地 球质量之比 M星∶M地。
求重力加速度的三种情形
（1）绕地球做匀速圆周运动的物体，其圆
周运动的向心加速度等于重G M力r2m 加速度，即 =ma=mg。
（2）忽略自转影响G时MRm2，在天体表面GR处M2 ，万 有引力等于或近似等于重力，则
=mg，所以g= （R为gg12星球RR1222 半MM径12 ，MGM为星球质 量）。两个不同天体表面重力加(速R h度)2 的关系
➢ 科学探究：
F mv2 r
v 2 r
T
行星运行速度v不容易观测？怎么办？
消去v
F 4 2mr
T2
消去
r3 T2
＝k
T
F
4 2km
r2
讨论
m F
r2
➢ 太阳对行星的引力:
F m r2
关系式中m是受力 天体还是施力天 体的质量？
结论：太阳对行星的引力跟受力 星体的质量成正比，与行星、太 阳距离的二次方成反比.
太阳
行星
a
太阳
行星
诱思：既然把行星绕太阳的
a
运动简化为圆周运动。那么 行星绕太阳运动可看成匀速
圆周运动还是变速圆周运动？
行星
太 阳
r
行星绕太阳做匀速圆周运动 需要向心力，那什么力来提 供做向心力？ 这个力的方向
怎么样？
Ｖｒ
行
星
ｍ
F
太阳 Ｍ
诱思：太阳对行星 的引力提供向心力， 那这个力大小有什 么样的定量关系呢？
k
R3 T2
➢问题探究:
行星为什么绕太阳如此和谐而又有规 律地做椭圆运动？
科
一切物体都有合并的趋势。
学
足 迹
伽利 略
行星的运动是受到了来自 太阳的类似于磁力的作用 ，
与距离成反比。
开普勒
在行星的周围有旋转的物质
(以太)作用在行星上，使得
行星绕太阳运动
笛卡 尔
行星的运动是太阳吸引的缘 故，并且力的大小与到太阳 距离的平方成反比。
题4［2019·全国Ⅱ卷］2019年1月，我国嫦娥四号探测器成功在月 球背面软着陆。在探测器“奔向”月球的过程中，用h表示探测器 与地球表面的距离，F表示它所受的地球引力，能够描述F随h变化 关系的图象是（ ） D
A
B
C
D
题5［2019·河北波峰中学高一检测］如图所示，两球间距离为r， 两球质量分布均匀，大小分别为m1、m2，半径分别为r1、D r2， 则两球间的万有引力的大小为（ ）
7.2 万有引力定律
学习目标
(1)理解太阳与行星间引力的存在; (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 与行星间的引力表达式; (3)了解万有引力定律得出的思路和过程，理解万有引力定 律的含义，掌握万有引力 定 律的公式; (4)知道任何物体间都存在着万有引力，且遵循相同的规律。
知识回顾：开普勒三定律
➢ 公式的适用条件：
1.万有引力存在于一切物体之间，但万有引力公式适用 于质点间的引力大小的计算.r为质点间的距离，两物体 的形状和大小对其间距的影响可忽略不计，r≫R;
2.两质量分布均匀的球体之间的引力，也可用上述公 式计算，且r为两球心间距离；
3.一个质量分布均匀的球体与球外一个质点间的万有 引力，r为球心到质点间的距离。
m
m
1
r
2
➢万有引力的性质：
1.普遍性 万有引力存在于任何两个有质量的物体之间,它是自然界 中物质间基本的相互作用之一 2.宏观性 一般物体之间虽然存在万有引力，但是很小，只有天体 与物体之间或天体之间万有引力才比较显著，因此，涉 及天体运动时。才考虑万有引力 3.相互性 万有引力的作用是相互的，符合牛顿第三定律 4.独立性 两物体间的万有引力只与它们本身的质量和它们间的距 离有关，与周围有无其他物质无关
开普勒第一定律——轨道定律
所有行星都分别在大小不同的椭圆轨道上 围绕太阳运动， 太阳是在这些椭圆的一个焦点上;
开普勒第二定律——面积定律
对每个行星来说，太阳和行星的连线 在相等的时间扫过相等的面积;
b
太
行 星
阳
a
开普勒第三定律——周期定律
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.
题2［2018·北京卷］若想检验“使月球绕地球运动
的力”与“使苹果落地的力”是否遵循同样的规律，
在已知月地距离约B为地球半径60倍的情况下，需要
1
验证（ ）
60
A.地球吸引月球的力约为地球吸引苹610果2 的力的 B.月球公转的加速度约为苹果落向地16面加速度的 C.自由落体在月球表面的加速度约为61地0 球表面的
常考题型
题组一 月----地检验
题1［2019•广东仲元中学高一检测］为了将天上的力和地上的力统一起来，牛顿进 行了著名的“月—地检验”。“月—地检验”比较的是（ ） A. 月球表面上物体的重力加速度和地球公转的向心加速度 B. 月球表面上物体的重力加速度和地球表面上物体的重力加速度 C. 月球公转的向心加速度和地球公转的向心加速度 D. 月球公转的向心加速度和地球表面上物体的重力加速度 【解析】“月—地检验”比较的是月球绕地球公转的向心加速度和地球表面上物体 的重力加速度，得出天上的力和地上的力是统一的。 【答案】D 【点评】知道物理学史，知道物理学家在对应科学研究中的主要步骤和采用的物理 方法。
m/s2，某时刻运载舱中质量m=60 kg的航天员对座椅的压力测量值为
3 0601N0 ，3.1已6 知地球表面的重力加速度为10 mC /s2，
，设地
球半径为R，以下判断正确的有（ ）
A.此时火箭距地面的高度约为3R
B.此时火箭内的航天员处于完全失重状态
C.此时航天员所处位置的重力加速度为1 m/s2
G
m1m2 r2
A.
G
m1m2 (r1 r2 )2
C.
G
m1m2 (r r2 )2
B.
G
(r
m1m2 r1 r2
)2
D.
题组三 万有引力定律的简单应用
题6［2019•河南周口中英文学校高一检测］一名航天员来到一
个星球上，如果星球的质量是地球质量的一半，它的直径是地球
直径的一半，那么这名航天员在该星球上所受到的万有引力的大
题组四 万有引力和重力的关系
g g0
Mm G R2
Mm G (3R)2
g g0
【特别提醒】
地面上的物体所 受的重力近似等 于万有引力；离 地面有一定高度 的物体所受重力 等于万有引力。 利用 =mg分析 计体算到G M，地r2m 其心中的r距是离物， 而不是到地面的 距离。
题11［2019·北京西城区高一检测］ 航天员在地球表面以一定初速度竖直 上抛一小球，经过时间t，小球落回原 处；若他在某星球表面以相同的初速 度竖直上抛同一小球，需经过时间5t 落回原处。（地球表面重力加速度g 取10 m/s2，空气阻力不计） （1）求该星球表面附近的重力加速度 g′； （2）已知该星球的半径与地球半径之 比（为1）2m/s2;（2）
小1是他在1地球上所受万有引力大小的（ ）
42
A.
B.
C. 2.0倍
D. 4.0倍
【 地解球析对】航F＝设天G m地员r1m2 2球的质量为M，半径为R，F航 天G 1212员MRm2的质量MR为m2 m，可知
万有引力 =2G =2F。 【答案】 C
，该星球对航天员的万有引力
题7.如图所示，一个质量分布均匀的半径为R的球体对球外质点P的万 有引力为F。如果在球体中央R挖去半径为r的一部分球体，且r= ，则球
D.此时航天员受到地球的引力为3 060 N
题13［2019•山东泰安高三模拟］某
一行星表面附近有颗卫星做匀速圆周
运动，其运行周期为T。假设航天员
在该行星表面上用弹簧测力计测量一
质量为m的物体重力。物A 体静止时，
弹簧测力计的示数为N，则这颗行星
的半4NT2径m2 为（
）
NTFra Baidu bibliotek4 4 2m
A.
4 2m NT 2
4 2m NTB4 .
C.
D.
题14［2019·河南洛阳高一检测］载人火箭竖直升空的加速度为a=50
2
体剩余部分对质点P的万有引力变为（ ）
F
F
7F
F
A. 2
8
8
4
B.
C.
D.
R
2
【解析】 的半径为
利的用球填体18 补的F法质来量7F分为析原此来题球。体原的来质物量体的间，的其万他有条引件力不为F8 变F，，挖所去 88
以挖去的球体对质点P的万有引力为 ，故剩余部分对质点P的万有引力
为F- = 。
D.苹果在月球表面受到的引力约为在地球表面的
题组二 对万有引力定律的理解
题3［2019•广东潮阳实验学校高一检测］对于万有引力定律的表达式F= G m1m2 ，下面说法中正 r2
确的是（ ） A. 公式中G为引力常量，它不是由实验测得的，而是人为规定的 B. 当两物体表面距离r趋于零时，万有引力趋于无穷大 C. m1、m2受到彼此的引力总是大小相等的，而与m1、m2是否相等无关 D. m1、m2受到彼此的引力总是大小相等、方向相反的，是一对平衡力 【解析】 A错：公式中G为引力常量，它不是人为规定的，而是由实验测得的。 B错：万有引力定律只适用于质点间的作用，当两物体表面距离r趋于零时，万有引力定律不再 成立。 C对，D错：m1、m2受到彼此的引力是作用力与反作用力，不是平衡力，总是大小相等、方向 相反，与m1、m2是否相等无关。 【答案】 C
➢ 行星对太阳的引力:
m F
r2
太阳对行星的引力跟受 力星体的质量成正比， 与行星、太阳距离的二 次方成反比.
类 比
牛
法三
F'
M r2
行星对太阳的引
力F′跟太阳的质
行 星
量成正比，与行
FF
星、太阳距离的
′
太 阳
二次方成反比.
➢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，引力的大小跟这
胡克
➢牛顿：
牛顿 (1643—1727) 英国著名的物理学家
当年牛顿在前人研究的 基础上，并凭借其超凡 的数学能力和坚定的信 念，深入研究，最终发 现了万有引力定律。
牛顿在1676年给友人的信中写道： 如果说我看的比别人更远，那是
因为我站在巨人的肩膀上。
➢ 建立模型：
诱思：行星的实际运动是椭
圆运动，但我们还不了解椭 圆运动规律，那应该怎么办？ 能把它简化成什么运动呢？
为 =• 。 （ggh 3）(RR离2h)2天体表面高h处的重力加速度为
gh=
。天体表面和某高度处的重力加
(R d)3 GM
GM (R d)
速度R的3 关(R系 d)为2 R3
1
d R
g
=
。
（4）设离天体表面深d处的重力加速度为gd，
则
gd=
•
=
=
题12［2019·湖南期中联考］ 已知在太阳系外某“宜居”行 星的质量约为地球质量的6.4倍， 一个在地球表面重力为600 N 的人在这个行星表面的重力将 变为960BN。由此可推知，该 行星的半径与地球半径之比约 为（ ） A.1∶2 B.2∶1 C.3∶2 D.4∶1