2012高中物理 3.1萬有引力定律課件 粵教版必修2

1、第3章　萬有引力定律及其應(yīng)用,第一節(jié)　萬有引力定律,,,,,,,,,,,核心要點突破,課堂互動講練,知能優(yōu)化訓(xùn)練,,課前自主學(xué)案,第一節(jié)　萬有引力定律,,,課標(biāo)定位,課標(biāo)定位學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.了解地心說和日心說的基本內(nèi)容和代表人物以及人類對天體運動探索的發(fā)展歷程．2．了解開普勒三大定律和處理行星運動問題的基本思路．3．能應(yīng)用開普勒三大定律分析相關(guān)問題．4．理解萬有引力定律的含義并會用它進(jìn)行有關(guān)分析和計算．重點難點：萬有引力定律的內(nèi)

2、容以及表達(dá)式．,課前自主學(xué)案,一、天體究竟做怎樣的運動1．地心說______是宇宙的中心，是靜止不動的，太陽，月亮以及其他行星都繞_______運動．地心說的代表人物是___________2．日心說______是宇宙的中心，是靜止不動的，地球和其他行星都繞_______運動．日心說的代表人物是__________,地球,地球,托勒密．,太陽,太陽,哥白尼．,3．行星的運動規(guī)律(1)開普勒第一定律(又叫橢圓軌道定律)所有的行

3、星圍繞太陽運動的軌道都是_______，太陽位于所有_________的一個焦點上，如圖3－1－1所示．,圖3－1－1　 圖3－1－2,橢圓,橢圓,(2)開普勒第二定律(又叫面積定律)行星和太陽之間的連線在相等的時間內(nèi)掃過相同的_______，如圖3－1－2所示．(3)開普勒第三定律(又叫周期定律)行星繞太陽公轉(zhuǎn)周期的________和軌道半長軸的_______成正比．,面積,平方,立方,思考感悟：1．行星繞太陽

4、在橢圓軌道上運行，行星距太陽較近處與距太陽較遠(yuǎn)處相比較，運動速率何處較大？提示：由開普勒第二定律可知，距太陽較近處運動速率較大．,二、蘋果落地的思考：萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)1．萬有引力的發(fā)現(xiàn)在前人研究的基礎(chǔ)上，經(jīng)過一系列想象、假設(shè)、理想實驗、類比、歸納，_______終于發(fā)現(xiàn)了萬有引力，并經(jīng)嚴(yán)密的推理運算和實踐檢驗，提出了__________________,牛頓,萬有引力定律．,2．萬有引力定律(1)內(nèi)容：宇宙間的一切物體都是__

5、__________，兩個物體間引力的方向在它們的連線上，引力的大小跟它們的質(zhì)量的乘積成_______，跟它們之間的距離的二次方成_______(2)公式：_________.式中質(zhì)量的單位用kg，距離的單位用m，力的單位用N，G稱為引力常數(shù)，首先由英國科學(xué)家卡文迪許利用扭秤測出．現(xiàn)在精確的實驗測得G＝____________________,互相吸引的,正比,反比．,6.67×10－11 N·m2/kg2.,(3

6、)萬有引力定律公式使用的條件公式中的r對于可看做質(zhì)點的物體而言指的就是兩質(zhì)點間的距離；對于一般物體而言，r應(yīng)為兩個物體的重心間的距離，如質(zhì)量分布均勻的球體，r可為_____________的距離．,兩球心之間,思考感悟：2．設(shè)想把質(zhì)量為m的物體放到地球的中心，地球質(zhì)量為M，半徑為R，則物體與地球間的萬有引力是無窮大嗎？,提示：不是，把物體放到地球的中心時，r＝0，兩物體不能看成質(zhì)點，此時萬有引力定律不再適用，所以不能應(yīng)用公式F＝G

7、 來討論．由于地球和物體關(guān)于地心對稱，所以吸引力相互抵消，整體而言，萬有引力為零．,核心要點突破,一、開普勒行星運動規(guī)律的理解1．開普勒定律是利用行星運動的觀察結(jié)果而總結(jié)歸納出來的規(guī)律．它們每一條都是經(jīng)驗定律，都是行星運動所取得的資料中總結(jié)出來的規(guī)律．2．行星運動的軌跡是橢圓(接近于圓)，是曲線運動，行星的運動也同樣符合運動和力的關(guān)系，仍然可以運用動力學(xué)和曲線運動的知識對行星運動進(jìn)行分析，從面積定律可知行星在近日點的速

8、率大于在遠(yuǎn)日點的速率．,3．開普勒三定律不僅適用于行星繞太陽的運動，也適用于衛(wèi)星繞地球的運動，還適用于其他天體繞某一中心天體的運動．4．圍繞同一天體運行的行星或衛(wèi)星，它們公轉(zhuǎn)周期的二次方和半長軸的立方成正比．即半長軸的立方與公轉(zhuǎn)周期的二次方之比為常數(shù)k，k是一個與行星質(zhì)量無關(guān)的常量，但不是恒量，在不同的星體系中，k值不相同，常數(shù)“k”只與中心天體有關(guān)．,即時應(yīng)用(即時突破，小試牛刀)1．(單選)16世紀(jì)，哥白尼根據(jù)天文觀測的大量資料

9、，經(jīng)過40多年的天文觀測和潛心研究，提出“日心說”的如下四個基本論點，這四個論點目前看沒有缺陷的是(　　)A．宇宙的中心是太陽，所有行星都在繞太陽做勻速圓周運動B．地球是繞太陽做勻速圓周運動的行星，月球是繞地球做勻速圓周運動的衛(wèi)星，它繞地球運動的同時還跟地球一起繞太陽運動,C．天穹不轉(zhuǎn)動，因為地球每天自西向東自轉(zhuǎn)一周，造成天體每天東升西落的現(xiàn)象D．與日地距離相比，其他恒星離地球都十分遙遠(yuǎn)，比日地間的距離大得多解析：選D.所有行星

10、圍繞太陽運動的軌道都是橢圓，太陽處在所有橢圓的一個焦點上，整個宇宙是在不停地運動的．,二、萬有引力定律的理解1．萬有引力的普遍性萬有引力不僅存在于星球間，任何客觀存在的有質(zhì)量的物體之間都存在著這種相互吸引的力．2．萬有引力的相互性兩個物體相互作用的引力是一對作用力和反作用力，它們大小相等，方向相反，分別作用于兩個物體上．,3．萬有引力的宏觀性在通常情況下，萬有引力非常小，只有質(zhì)量巨大的星球間或天體與天體附近的物體間，它的存在才

11、有實際意義．4．萬有引力的特殊性兩個物體間的萬有引力只與它們本身的質(zhì)量有關(guān)，與它們間的距離有關(guān)，與所在空間的性質(zhì)無關(guān)，也與周期及有無其他物體無關(guān)．,即時應(yīng)用 (即時突破，小試牛刀)2．(雙選)對于質(zhì)量為m1和質(zhì)量為m2的兩個物體間的萬有引力的表達(dá)式F＝G ，下列說法正確的是(　　)A．公式中的G是引力常量，它是由實驗得出的，而不是人為規(guī)定的B．當(dāng)物體間的距離r趨于零時，萬有引力趨于無窮大C．m1和m2所受引力

12、大小總是相等的D．兩個物體間的引力總是大小相等、方向相反的，是一對平衡力,解析：選AC.由基本概念、萬有引力定律及其適用條件逐項判斷．引力常量G值是由英國物理學(xué)家卡文迪許運用構(gòu)思巧妙的“精密”扭秤實驗第一次測定出來的，所以選項A正確；兩個物體之間的萬有引力是一對作用力與反作用力，它們總是大小相等、方向相反，分別作用在兩個物體上，所以選項C正確．,三、萬有引力與重力1．重力與萬有引力的關(guān)系在地球表面上的物體所受的萬有引力F可以分解成

13、物體所受的重力G和隨地球自轉(zhuǎn)做圓周運動的向心力F′，如圖3－1－3所示．其中F＝G ，而F′＝mrω2.,圖3－1－3,即時應(yīng)用(即時突破，小試牛刀)3．(2011年揚州高一檢測)假設(shè)火星和地球都是球體，火星的質(zhì)量M火與地球的質(zhì)量M地之比M火/M地＝p，火星的半徑和地球的半徑之比R火/R地＝q，求它們表面處的重力加速度之比．,課堂互動講練,(單選)某行星沿橢圓軌道運行，遠(yuǎn)日點離太陽的距離為a，近日點離太陽的距離為

14、b，過遠(yuǎn)日點時行星的速率為va，則過近日點時的速度為(　　),圖3－1－4【答案】　C,【方法總結(jié)】　利用開普勒第二定律可以判定對于行星運動近日點速率大于遠(yuǎn)日點速率．當(dāng)行星運行軌道上兩點到太陽距離已知時，利用太陽和行星的連線在相等時間里掃過的面積相等，可求解瞬時速度大小關(guān)系．,圖3－1－5,【答案】　25∶23【方法總結(jié)】　對于有規(guī)則幾何形狀、質(zhì)量分布均勻的物體，它們之間的距離為幾何中心的距離，對于質(zhì)量分布均勻的不規(guī)則物體應(yīng)具體情況