《萬(wàn)有引力定律》萬(wàn)有引力與宇宙航行PPT優(yōu)秀課件
第一部分內(nèi)容:學(xué)習(xí)目標(biāo)
1.知道太陽(yáng)對(duì)行星的引力提供了行星做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力,能利用開(kāi)普勒第三定律、牛頓運(yùn)動(dòng)定律推導(dǎo)出太陽(yáng)與行星之間引力的表達(dá)式.
2.了解月—地檢驗(yàn)的內(nèi)容和作用.
3.理解萬(wàn)有引力定律內(nèi)容、含義及適用條件.
4.認(rèn)識(shí)引力常量測(cè)定的重要意義,能應(yīng)用萬(wàn)有引力定律解決實(shí)際問(wèn)題.
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萬(wàn)有引力定律PPT,第二部分內(nèi)容:01梳理教材 夯實(shí)基礎(chǔ)
一、行星與太陽(yáng)間的引力
行星繞太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)可看作勻速圓周運(yùn)動(dòng).設(shè)行星的質(zhì)量為m,速度為v,行星到太陽(yáng)的距離為r.
天文觀測(cè)測(cè)得行星公轉(zhuǎn)周期為T,則
二、月—地檢驗(yàn)
1.猜想:地球與月球之間的引力F=Gm月m地r2,根據(jù)牛頓第二定律a月=Fm月=_____ .
地面上蘋果自由下落的加速度a蘋=F′m蘋=_____ .
由于r=60R,所以a月a蘋=_____ .
2.驗(yàn)證:(1)蘋果自由落體加速度a蘋=g=9.8 m/s2.
(2)月球中心距地球中心的距離r=3.8×108 m.
月球公轉(zhuǎn)周期T=27.3 d≈2.36×106 s
三、萬(wàn)有引力定律
1.內(nèi)容:自然界中任何兩個(gè)物體都相互吸引,引力的方向在它們的_______,引力的大小與物體的_____________________成正比,與它們之間______________ 成反比.
2.表達(dá)式:______________,其中G叫作引力常量.
四、引力常量
牛頓得出了萬(wàn)有引力與物體質(zhì)量及它們之間距離的關(guān)系,但沒(méi)有測(cè)出引力常量G.
英國(guó)物理學(xué)家___________通過(guò)實(shí)驗(yàn)推算出引力常量G的值.通常情況下取G=_______ ______N·m2/kg2.
即學(xué)即用
1.判斷下列說(shuō)法的正誤.
(1)萬(wàn)有引力不僅存在于天體之間,也存在于普通物體之間.( )
(2)牛頓發(fā)現(xiàn)了萬(wàn)有引力定律,并測(cè)出了引力常量.( )
(3)質(zhì)量一定的兩個(gè)物體,若距離無(wú)限小,它們間的萬(wàn)有引力趨于無(wú)限大.( )
(4)把物體放在地球中心處,物體受到的引力無(wú)窮大.( )
(5)由于太陽(yáng)質(zhì)量大,太陽(yáng)對(duì)行星的引力大于行星對(duì)太陽(yáng)的引力.( )
2.兩個(gè)質(zhì)量都是1 kg的物體(可看成質(zhì)點(diǎn)),相距1 m時(shí),兩物體間的萬(wàn)有引力F=___________ N,其中一個(gè)物體的重力F′=____ N,萬(wàn)有引力F與重力F′的比值為_(kāi)__________.(已知引力常量G=6.67×10-11 N·m2/kg2,取重力加速度g=10 m/s2)
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萬(wàn)有引力定律PPT,第三部分內(nèi)容:02探究重點(diǎn) 提升素養(yǎng)
一、對(duì)太陽(yáng)與行星間引力的理解
導(dǎo)學(xué)探究
1.是什么原因使行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)?
答案 太陽(yáng)對(duì)行星的引力使行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng).
2.在推導(dǎo)太陽(yáng)與行星間的引力時(shí),我們對(duì)行星的運(yùn)動(dòng)怎么簡(jiǎn)化處理的?用了哪些知識(shí)?
答案 將行星繞太陽(yáng)的橢圓運(yùn)動(dòng)看成勻速圓周運(yùn)動(dòng).在推導(dǎo)過(guò)程中,用到了向心力公式、開(kāi)普勒第三定律及牛頓運(yùn)動(dòng)定律.
例1 (多選)根據(jù)開(kāi)普勒行星運(yùn)動(dòng)定律和圓周運(yùn)動(dòng)的知識(shí)知:太陽(yáng)對(duì)行星的引力F∝mr2,行星對(duì)太陽(yáng)的引力F′∝Mr2,其中M、m、r分別為太陽(yáng)質(zhì)量、行星質(zhì)量和太陽(yáng)與行星間的距離,下列說(shuō)法正確的是
A.由F′∝Mr2和F∝mr2,得F∶F′=m∶M
B.F和F′大小相等,是作用力與反作用力
C.F和F′大小相等,是同一個(gè)力
D.太陽(yáng)對(duì)行星的引力提供行星繞太陽(yáng)做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力
二、萬(wàn)有引力定律
導(dǎo)學(xué)探究
(1)通過(guò)月—地檢驗(yàn)結(jié)果表明,地面物體所受地球的引力、月球所受地球的引力,與太陽(yáng)、行星間的引力遵從相同的規(guī)律.一切物體都存在這樣的引力,如圖1,那么,為什么通常兩個(gè)人(假設(shè)兩人可看成質(zhì)點(diǎn),質(zhì)量均為100 kg,相距1 m)間的萬(wàn)有引力我們卻感受不到?
(2)地球?qū)θ说娜f(wàn)有引力與人對(duì)地球的萬(wàn)有引力大小相等嗎?
答案 相等.它們是一對(duì)相互作用力.
知識(shí)深化
1.萬(wàn)有引力定律表達(dá)式:F=G m1m2r2,G=6.67×10-11 N·m2/kg2.
2.萬(wàn)有引力定律公式適用的條件
(1)兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)間的相互作用.
(2)一個(gè)均勻球體與球外一個(gè)質(zhì)點(diǎn)間的相互作用,r為球心到質(zhì)點(diǎn)的距離.
(3)兩個(gè)質(zhì)量均勻的球體間的相互作用,r為兩球心間的距離.
例2 關(guān)于萬(wàn)有引力和萬(wàn)有引力定律的理解正確的是
A.不能看作質(zhì)點(diǎn)的兩物體間不存在相互作用的引力
B.只有能看作質(zhì)點(diǎn)的兩物體間的引力才能用F=Gm1m2r2計(jì)算
C.由F=Gm1m2r2知,兩物體間距離r減小時(shí)(沒(méi)有無(wú)限靠近),它們之間的引力增大
D.引力常量的大小是牛頓首先測(cè)出來(lái)的,且約等于6.67×10-11 N·m2/kg2
三、重力和萬(wàn)有引力的關(guān)系
1.物體在地球表面上所受引力與重力的關(guān)系:
除兩極以外,地面上其他點(diǎn)的物體,都圍繞地軸做圓周運(yùn)動(dòng),這就需要一個(gè)垂直于地軸的向心力.地球?qū)ξ矬w引力的一個(gè)分力F′提供向心力,另一個(gè)分力為重力G,如圖4所示.
(1)當(dāng)物體在兩極時(shí):G=F引,重力達(dá)到最大值Gmax=GMmR2.
(2)當(dāng)物體在赤道上時(shí):
F′=mω2R最大,此時(shí)重力最小
(3)從赤道到兩極:隨著緯度增加,向心力F′=mω2R′減小,F(xiàn)′與F引夾角增大,所以重力G在增大,重力加速度增大.
因?yàn)镕′、F引、G不在一條直線上,重力G與萬(wàn)有引力F引方向有偏差,重力大小
mg<G .
2.重力與高度的關(guān)系
若距離地面的高度為h,則mg′=GMmR+h2(R為地球半徑,g′為離地面h高度處的重力加速度).在同一緯度,距地面越高,重力加速度越小.
3.特別說(shuō)明
(1)重力是物體由于地球吸引產(chǎn)生的,但重力并不是地球?qū)ξ矬w的引力.
(2)在忽略地球自轉(zhuǎn)的情況下,認(rèn)為mg=G_____.
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萬(wàn)有引力定律PPT,第四部分內(nèi)容:03隨堂演練 逐點(diǎn)落實(shí)
1.(對(duì)萬(wàn)有引力定律的理解)(2019·武威第十八中學(xué)高一期末)對(duì)于萬(wàn)有引力定律的表達(dá)式F=G_____,下列說(shuō)法正確的是
A.公式中G為引力常量,它是由實(shí)驗(yàn)測(cè)得的,而不是人為規(guī)定的
B.當(dāng)r趨近于零時(shí),萬(wàn)有引力趨于無(wú)窮大
C.對(duì)于m1與m2間的萬(wàn)有引力,質(zhì)量大的受到的引力大
D.m1與m2受到的引力是一對(duì)平衡力
2.(月—地檢驗(yàn))(2018·北京卷)若想檢驗(yàn)“使月球繞地球運(yùn)動(dòng)的力”與“使蘋果落地的力”遵循同樣的規(guī)律,在已知月地距離約為地球半徑60倍的情況下,需要驗(yàn)證
A.地球吸引月球的力約為地球吸引蘋果的力的1/602
B.月球公轉(zhuǎn)的加速度約為蘋果落向地面加速度的1/602
C.自由落體在月球表面的加速度約為地球表面的1/6
D.蘋果在月球表面受到的引力約為在地球表面的1/60
3.(萬(wàn)有引力定律的簡(jiǎn)單應(yīng)用)兩個(gè)完全相同的實(shí)心均質(zhì)小鐵球緊靠在一起,它們之間的萬(wàn)有引力為F.若將兩個(gè)用同種材料制成的半徑是小鐵球2倍的實(shí)心大鐵球緊靠在一起,則兩個(gè)大鐵球之間的萬(wàn)有引力為
A.2F B.4F
C.8F D.16F
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