高中物理 3.1 萬(wàn)有引力定律課件 粵教版必修2.ppt

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第一節(jié) 萬(wàn)有引力定律,目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,二,一,三,一、地心說(shuō)與日心說(shuō) 1.地心說(shuō):地球是宇宙的中心,是靜止不動(dòng)的,太陽(yáng)、月亮以及其他行星都繞地球運(yùn)動(dòng),以古希臘哲學(xué)家托勒密為代表人物. 2.日心說(shuō):太陽(yáng)是宇宙的中心,地球和其他行星都繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng).由波蘭天文學(xué)家哥白尼提出.,,,,,,目標(biāo)導(dǎo)航,二,一,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,三,二、開普勒行星運(yùn)動(dòng)規(guī)律,預(yù)習(xí)交流 行星繞太陽(yáng)在橢圓軌道上運(yùn)行,行星距太陽(yáng)較近處與距太陽(yáng)較遠(yuǎn)處相比較,運(yùn)動(dòng)速率何處較大? 答案:由開普勒第二定律可知,由于在相等的時(shí)間內(nèi),行星與太陽(yáng)的連線掃過(guò)相等的面積,顯然相距較近時(shí)相等時(shí)間內(nèi)經(jīng)過(guò)的弧長(zhǎng)較長(zhǎng),因此運(yùn)動(dòng)速率較大.,,,目標(biāo)導(dǎo)航,一,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,二,三,三、萬(wàn)有引力定律 1.發(fā)現(xiàn):牛頓在前人研究的基礎(chǔ)上,經(jīng)嚴(yán)密的推理運(yùn)算和實(shí)踐檢驗(yàn),提出了萬(wàn)有引力定律. 2.內(nèi)容:宇宙間任意兩個(gè)有質(zhì)量的物體間都存在相互吸引力,其大小與兩物體的質(zhì)量乘積成正比,與它們間距離的二次方成反比. 3.公式:F=_________,其中m1、m2分別為兩物體的質(zhì)量,r為兩物體間的距離,G為引力常數(shù),英國(guó)科學(xué)家卡文迪許最先利用扭秤測(cè)出G=6.6710-11 Nm2/kg2.,,,,,,一,二,三,遷移應(yīng)用,典題例解,知識(shí)精要,一、開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律,一,二,三,遷移應(yīng)用,典題例解,知識(shí)精要,一,二,三,遷移應(yīng)用,典題例解,知識(shí)精要,【例1】 火星和木星沿各自的橢圓軌道繞太陽(yáng)運(yùn)行,根據(jù)開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律可知( ) A.太陽(yáng)位于木星運(yùn)行軌道的中心 B.火星和木星繞太陽(yáng)運(yùn)行速度的大小始終相等 C.火星與木星公轉(zhuǎn)周期之比的二次方等于它們軌道半長(zhǎng)軸之比的三次方 D.相同時(shí)間內(nèi),火星與太陽(yáng)連線掃過(guò)的面積等于木星與太陽(yáng)連線掃過(guò)的面積,一,二,三,遷移應(yīng)用,典題例解,知識(shí)精要,解析:由開普勒第一定律(軌道定律)可知,太陽(yáng)位于木星運(yùn)行軌道的一個(gè)焦點(diǎn)上,A錯(cuò)誤.火星和木星繞太陽(yáng)運(yùn)行的軌道不同,運(yùn)行速度的大小不可能始終相等,B錯(cuò)誤.根據(jù)開普勒第三定律(周期定律)知所有行星軌道的半長(zhǎng)軸的三次方與它的公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值是一個(gè)常數(shù),C正確.對(duì)于某一個(gè)行星來(lái)說(shuō),其與太陽(yáng)連線在相同的時(shí)間內(nèi)掃過(guò)的面積相等,不同行星在相同的時(shí)間內(nèi)掃過(guò)的面積不相等,D錯(cuò)誤. 答案:C,一,二,三,遷移應(yīng)用,典題例解,知識(shí)精要,一,二,三,遷移應(yīng)用,典題例解,知識(shí)精要,1.某行星沿橢圓軌道運(yùn)行,遠(yuǎn)日點(diǎn)離太陽(yáng)的距離為a,近日點(diǎn)離太陽(yáng)的距離為b,過(guò)遠(yuǎn)日點(diǎn)時(shí)行星的速度為va,則過(guò)近日點(diǎn)時(shí)的速度為( ),答案:C 解析:如圖所示,A、B分別為遠(yuǎn)日點(diǎn)、近日點(diǎn),由開普勒第二定律知太陽(yáng)和行星的連線在相等的時(shí)間里掃過(guò)的面積相等,取足夠短的時(shí)間Δt,則有vaΔta=vbΔtb,所以,一,二,三,遷移應(yīng)用,典題例解,知識(shí)精要,2.已知兩顆行星的質(zhì)量m1=2m2,公轉(zhuǎn)周期T1=2T2,則它們繞太陽(yáng)運(yùn)轉(zhuǎn)軌道的半長(zhǎng)軸之比為( ),答案:C 解析:,遷移應(yīng)用,典題例解,一,二,三,思考探究,知識(shí)精要,二、對(duì)萬(wàn)有引力定律的理解 1.對(duì)萬(wàn)有引力定律 的說(shuō)明 (1)引力常數(shù)G:G=6.6710-11 Nm2/kg2.其物理意義為引力常數(shù)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)于均勻球體,就是兩球心間的距離. 2.萬(wàn)有引力定律適用的條件 (1)萬(wàn)有引力定律適用于兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)間的相互作用. (2)兩個(gè)質(zhì)量分布均勻的物體,當(dāng)其間距很大時(shí),適用于該定律,距離r為兩物體中心間的距離. (3)一個(gè)均勻球體與球外一個(gè)質(zhì)點(diǎn)間的相互作用適用于該定律,其中r為球心到質(zhì)點(diǎn)間的距離.,遷移應(yīng)用,典題例解,一,二,三,思考探究,知識(shí)精要,3.對(duì)萬(wàn)有引力定律的理解,遷移應(yīng)用,典題例解,思考探究,一,二,三,知識(shí)精要,萬(wàn)有引力定律的適用條件是什么?什么情況下能把物體看成質(zhì)點(diǎn)呢?如果計(jì)算太陽(yáng)與行星間的引力時(shí),可不可以看成質(zhì)點(diǎn)?那么這時(shí)r應(yīng)該代表什么? 答案:只適用于兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)間的引力,當(dāng)物體之間的距離遠(yuǎn)大于物體本身時(shí),物體可看成質(zhì)點(diǎn);當(dāng)兩物體是質(zhì)量分布均勻的球體時(shí),它們間的引力可直接用公式計(jì)算,但式中的r是指兩球心間的距離,或者說(shuō)是行星的軌道半徑.,一,二,三,遷移應(yīng)用,典題例解,思考探究,知識(shí)精要,【例2】 (2015安徽理綜)由三顆星體構(gòu)成的系統(tǒng),忽略其他星體對(duì)它們的作用,存在著一種運(yùn)動(dòng)形式,三顆星體在相互之間的萬(wàn)有引力作用下,分別位于等邊三角形的三個(gè)頂點(diǎn)上,繞某一共同的圓心O在三角形所在的平面內(nèi)做相同角速度的圓周運(yùn)動(dòng)(圖示為A、B、C三顆星體質(zhì)量不相同時(shí)的一般情況).若A星體質(zhì)量為2m,B、C兩星體的質(zhì)量均為m,三角形的邊長(zhǎng)為a,求: (1)A星體所受合力大小FA; (2)B星體所受合力大小FB; (3)C星體的軌道半徑RC; (4)三星體做圓周運(yùn)動(dòng)的周期T.,一,二,三,遷移應(yīng)用,典題例解,思考探究,知識(shí)精要,一,二,三,遷移應(yīng)用,典題例解,思考探究,知識(shí)精要,一,二,三,遷移應(yīng)用,典題例解,思考探究,知識(shí)精要,一,二,三,遷移應(yīng)用,典題例解,思考探究,知識(shí)精要,1.對(duì)于質(zhì)量為m1和質(zhì)量為m2的兩個(gè)物體間的萬(wàn)有引力的表達(dá)式 ,下列說(shuō)法正確的是( ) A.兩物體所受引力總是大小相等,方向相反,是一對(duì)平衡力 B.當(dāng)兩物體間的距離r趨于0時(shí),萬(wàn)有引力無(wú)窮大 C.當(dāng)有第三個(gè)物體放入這兩個(gè)物體之間時(shí),這兩個(gè)物體間的萬(wàn)有引力將不變 D.兩個(gè)物體所受的引力性質(zhì)可能相同,也可能不同 答案:C 解析:物體間的萬(wàn)有引力是一對(duì)相互作用力,始終等大反向,故選項(xiàng)A錯(cuò)誤.當(dāng)物體間距離趨于0時(shí),物體就不能看成質(zhì)點(diǎn),因此萬(wàn)有引力定律不再適用,物體間的萬(wàn)有引力不會(huì)變得無(wú)窮大,選項(xiàng)B錯(cuò)誤.物體間萬(wàn)有引力的大小只與兩物體的質(zhì)量m1、m2和物體間的距離r有關(guān),與是否存在其他物體無(wú)關(guān),故選項(xiàng)C正確.物體間的萬(wàn)有引力是一對(duì)同性質(zhì)的力,選項(xiàng)D錯(cuò)誤.,一,二,三,遷移應(yīng)用,典題例解,思考探究,知識(shí)精要,2.地球質(zhì)量大約是月球質(zhì)量的81倍,在嫦娥三號(hào)探月衛(wèi)星通過(guò)月、地之間某一位置時(shí),月球和地球?qū)λ囊Υ笮∠嗟?該位置到月球中心和地球中心的距離之比為( ) A.1∶3 B.1∶9 C.1∶27 D.9∶1 答案:B,知識(shí)精要,遷移應(yīng)用,典題例解,一,二,三,三、萬(wàn)有引力與重力的關(guān)系 1.重力是萬(wàn)有引力的分力,知識(shí)精要,遷移應(yīng)用,典題例解,一,二,三,知識(shí)精要,遷移應(yīng)用,典題例解,一,二,三,【例3】 (2015重慶理綜)宇航員王亞平在“天宮1號(hào)”飛船內(nèi)進(jìn)行了我國(guó)首次太空授課,演示了一些完全失重狀態(tài)下的物理現(xiàn)象.若飛船質(zhì)量為m,距地面高度為h,地球質(zhì)量為M,半徑為R,引力常數(shù)為G,則飛船所在處的重力加速度大小為( ),解析:飛船所受萬(wàn)有引力等于其所在高度處的重力,,答案:B,知識(shí)精要,遷移應(yīng)用,典題例解,一,二,三,知識(shí)精要,遷移應(yīng)用,典題例解,一,二,三,1.一個(gè)物體在地球表面所受的重力為G,在距地面高度為地球半徑的位置,物體所受地球的引力大小為( ) 答案:C 2.火星半徑為地球半徑的一半,火星質(zhì)量約為地球質(zhì)量的 .一位宇航員連同宇航服在地球上的質(zhì)量為100 kg,則在火星上其質(zhì)量為多少?重力為多少? 答案:100 kg 436 N,