《萬(wàn)有引力定律》萬(wàn)有引力與宇宙航行PPT優(yōu)質(zhì)課件
第一部分內(nèi)容：核心素養(yǎng)目標(biāo)
物理觀念
理解太陽(yáng)與行星間引力的存在，掌握萬(wàn)有引力定律的內(nèi)容及其表達(dá)式。
科學(xué)思維
根據(jù)開(kāi)普勒行星運(yùn)動(dòng)定律和牛頓第三定律推導(dǎo)出太陽(yáng)與行星間的引力公式，通過(guò)月—地檢驗(yàn)等將太陽(yáng)與行星間的引力推廣為萬(wàn)有引力定律，掌握萬(wàn)有引力表達(dá)式的適用條件及應(yīng)用。
科學(xué)態(tài)度與責(zé)任
嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，求真、求簡(jiǎn)的科學(xué)精神與方法，探求宇宙真理的熱情。
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萬(wàn)有引力定律PPT，第二部分內(nèi)容：課前學(xué)習(xí)
知識(shí)點(diǎn)一 行星與太陽(yáng)間的引力
[觀圖助學(xué)]
(1)為什么蘋(píng)果從樹(shù)上落向地面而不飛上天空？
(2)在我們周?chē)矬w都要受到地球引力的作用，那么地球也受到太陽(yáng)的引力作用嗎？為什么地球不會(huì)落到太陽(yáng)的表面，而是環(huán)繞太陽(yáng)轉(zhuǎn)動(dòng)？
1.推導(dǎo)過(guò)程
如右圖所示，設(shè)行星的質(zhì)量為m，速度為v，行星與太陽(yáng)間的距離為r，則行星繞太陽(yáng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力為F＝__________①
天文觀測(cè)可以測(cè)得行星公轉(zhuǎn)的周期T，并據(jù)此可求出行星的速度v＝_________②聯(lián)立①②整理后得F＝___________③
2.表達(dá)式：F＝Gm太mr2
式中量G與太陽(yáng)、行星都沒(méi)有關(guān)系。太陽(yáng)與行星間引力的方向沿著二者的連線。
蘋(píng)果落向地面是地球?qū)μO(píng)果的引力造成的。
正是因?yàn)樘?yáng)的引力作用，行星才能環(huán)繞太陽(yáng)轉(zhuǎn)動(dòng)。
知識(shí)點(diǎn)二 月—地檢驗(yàn)
[觀圖助學(xué)]
地球?qū)πl(wèi)星的引力與月球?qū)?ldquo;嫦娥二號(hào)”的引力性質(zhì)是否相同？遵守的規(guī)律是否相同？
[思考判斷]
(1)月球繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)是因?yàn)樵虑蚴芰ζ胶狻? )
(2)月球做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力是由地球?qū)λ囊Ξa(chǎn)生的。( )
(3)地球?qū)υ虑虻囊εc地面上的物體所受的地球的引力是兩種不同性質(zhì)的力。( )
知識(shí)點(diǎn)四 引力常量
1.引力常量的測(cè)定
英國(guó)物理學(xué)家卡文迪什在實(shí)驗(yàn)室里通過(guò)扭秤裝置，比較準(zhǔn)確地得出了G值，當(dāng)時(shí)測(cè)得G＝6.745×10－11 N·m2/kg2。國(guó)際科技數(shù)據(jù)委員會(huì)2014年的推薦值G＝6.674 08(31)×10－11 N·m2/kg2，通常取G＝6.67×10－11 N·m2/kg2。
2.引力常量測(cè)定的意義
(1)卡文迪什利用扭秤裝置通過(guò)改變小球的質(zhì)量和距離，證實(shí)了萬(wàn)有引力的存在及萬(wàn)有引力定律的正確性。
(2)引力常量的普適性成了萬(wàn)有引力定律正確性的有力證據(jù)。
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萬(wàn)有引力定律PPT，第三部分內(nèi)容：核心探究
核心要點(diǎn)一 萬(wàn)有引力定律的理解
[問(wèn)題探究]
太陽(yáng)與行星之間、地球與月球之間以及任何物體之間都存在萬(wàn)有引力。
(1)公式F＝Gm1m2r2中r的含義是什么？
(2)任何兩個(gè)物體之間的萬(wàn)有引力都能利用公式F＝Gm1m2r2計(jì)算出來(lái)嗎？
[探究歸納]
1.對(duì)萬(wàn)有引力定律表達(dá)式F＝Gm1m2r2的說(shuō)明
(1)引力常量G：G＝6.67×10－11 N·m2/kg2；其物理意義為：引力常量在數(shù)值上等于兩個(gè)質(zhì)量都是1 kg的質(zhì)點(diǎn)相距1 m時(shí)的相互吸引力。
(2)距離r：公式中的r是兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)間的距離，對(duì)于質(zhì)量均勻分布的球體，就是兩球心間的距離。
2.F＝Gm1m2r2的適用條件
(1)萬(wàn)有引力定律公式適用于計(jì)算質(zhì)點(diǎn)間的相互作用，當(dāng)兩個(gè)物體間的距離比物體本身的尺度大得多時(shí)，可用此公式近似計(jì)算兩物體間的萬(wàn)有引力。
(2)質(zhì)量分布均勻的球體間的相互作用，可用此公式計(jì)算，式中r是兩個(gè)球體球心間的距離。
(3)一個(gè)均勻球體與球外一個(gè)質(zhì)點(diǎn)的萬(wàn)有引力也可用此公式計(jì)算，式中的r是球體球心到質(zhì)點(diǎn)的距離。
3.萬(wàn)有引力的四個(gè)特性
[針對(duì)訓(xùn)練1] (多選)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＝計(jì)算
C.由F＝知，兩物體間距離r減小時(shí)，它們之間的引力增大
D.引力常量G的測(cè)出，證明了萬(wàn)有引力定律的正確性
核心要點(diǎn)二 萬(wàn)有引力定律的簡(jiǎn)單應(yīng)用
1.任何兩個(gè)物體間都存在著萬(wàn)有引力，但F＝Gm1m2r2有其適用范圍，在計(jì)算萬(wàn)有引力的大小時(shí)注意判斷是否符合適用條件。
2.在應(yīng)用萬(wàn)有引力定律表達(dá)式F＝Gm1m2r2進(jìn)行有關(guān)計(jì)算時(shí)，r是指兩質(zhì)點(diǎn)(或兩球心，或質(zhì)點(diǎn)與球心)之間的距離，而不是兩物體(球)之間的距離。
[試題案例]
[例2] (多選)(2019·河北武邑中學(xué)期中考試)在討論地球潮汐成因時(shí)，地球繞太陽(yáng)運(yùn)行的軌道與月球繞地球運(yùn)行的軌道均可視為圓軌道。已知太陽(yáng)質(zhì)量約為月球質(zhì)量的2.7×107倍，地球繞太陽(yáng)運(yùn)行的軌道半徑約為月球繞地球運(yùn)行的軌道半徑的400倍。關(guān)于太陽(yáng)和月球?qū)Φ厍蛏舷嗤|(zhì)量海水的引力，下列說(shuō)法正確的是( )
A.太陽(yáng)引力遠(yuǎn)大于月球引力
B.太陽(yáng)引力與月球引力相差不大
C.月球?qū)Σ煌瑓^(qū)域海水的引力大小相等
D.月球?qū)Σ煌瑓^(qū)域海水的引力大小有差異
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