7.2 万有引力定律（教学课件）-高中物理人教版（2019）必修第二册(共19张PPT)
文档属性
| 名称 | 7.2 万有引力定律（教学课件）-高中物理人教版（2019）必修第二册(共19张PPT) |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 911.6KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-12-30 17:38:59 | ||
图片预览
文档简介
(共19张PPT)
第七章 万有引力与宇宙航行
第2节 万有引力定律
问题与目标
1.通过史实资料理解太阳与行星间引力的存在，培养学生善于观察物理现象并提出问题、分析问题的良好习惯。
2.通过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，培养学生动手能力和分析归纳物理规律的能力。
3.通过物理过程分析，描述物理量之间的变化关系，培养学生利用图像直观分析物理量之间规律的习惯。
4.通过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；知道任何物体间都存在着万有引力，且遵循相同的规律。
开普勒在前人的基础上，经过计算总结出了他的三条定律，请同学们回忆一下，这三条定律的内容是什么
第一定律：所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上。
第二定律：对任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等时间内扫过的面积相等。
第三定律：所有行星轨道的半长轴的三次方跟它的公转周期的二次方的比都相等，即： （比值k是一个与行星无关的常量）
通过对开普勒定律的学习，我们知道了行星运动时所遵循的规律，即行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，也就是说行星的运动都是曲线运动。那么行星为什么要做这样的运动呢？做这样的运动肯定需要有一个力来维持，那么这个力是由谁来提供的呢？我们跟随着科学家们一起去研究、讨论这个问题。
一、行星与太阳间的引力
1.太阳对行星的引力
（1）行星绕太阳做匀速圆周运动时，写出
行星需要的向心力表达式，并说明式中符号的物理意义。
（2）行星运动的线速度v与周期T的关系式是怎样的？为何要消去v？写出消去v后的向心力表达式。
（3）如何应用开普勒第三定律消去周期T？为何要消去周期T？
（4）写出引力F与距离r的比例式，说明比例式的意义。
2.行星对太阳的引力
力的作用是相互的，那么行星对太阳的引力与太阳的质量m太以及行星到太阳的距离r之间又有何关系？请学生用学过的知识推导出来。
用牛顿第三定律推导行星对太阳的引力F'与太阳的质量m太以及行星到太阳的距离r之间的关系： 。
3.太阳与行星间的引力
推导出太阳与行星间的引力与太阳的质量、行星的质量以及两者距离的关系式。看看能够得出什么结论。
二、月——地检验
地面附近的重力加速度g为9.8m/s2，月球绕地球运动的周期为27.3天，约为2.36×106s。地球半径R=6.4×106m，试利用教材提供的信息，通过计算，证明教材上提出的假设，即地球对月球的力与地球使苹果自由下落的力是同一种力，都遵守“反平方”的规律。
两个加速度遵守“反平方”的规律，表明地面物体所受地球的引力、月球所受地球的引力，与太阳、行星间的引力，遵循同一规律。
三、万有引力定律
牛顿在研究了许多不同物体间的作用力都遵循上述引力规律之后，他把这一规律推广到自然界中任意两个物体间，于1687年正式发表了具有划时代意义的万有引力定律。
1.把太阳与行星之间、地球与月球之间、地球与地面物体之间的引力遵从的规律推广到宇宙万物之间，你觉得合适吗？发表自己的见解。
2.万有引力定律的内容是什么？写出表达式，并注明每个符号的单位和其物理意义。
3.你认为万有引力定律的发现有何深远意义
1.万有引力定律的内容：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，引力的大小与物体的质量m1和m2的乘积成正比、与它们之间距离r的二次方成反比。
2.万有引力定律的公式： ，式中质量的单位用千克（kg），距离的单位用米（m），力的单位用牛（N）。G是比例系数，叫作引力常量。
（1）万有引力定律的公式适用于计算质点间的相互作用力，当两个物体间的距离比物体本身大得多时，可用此公式近似计算两物体间的万有引力。
（2）质量分布均匀的球体间的相互作用力，可用此公式计算，式中r是两个球体球心间的距离。
（3）一个均匀球体与球外一个质点的万有引力也可用此公式计算，式中的r是球体球心到质点的距离。
3.万有引力定律的发现有着重要的物理意义：它对物理学、天文学的发展具有深远的影响；它把地面上物体运动的规律和天体运动的规律统一起来；对科学文化发展起到了积极的推动作用，解放了人们的思想，给人们探索自然的奥秘建立了极大信心，人们有能力理解天地间的各种事物。
（1）万有引力不仅存在于太阳与行星、地球与月球之间，宇宙间任何两个有质量的物体之间都存在着这种相互吸引的力。
（2）两个有质量的物体之间的万有引力是一对作用力和反作用力。
（3）地面上的一般物体之间的万有引力很小，与其他力比较可忽略不计，但在质量巨大的天体之间或天体与其附近的物体之间，万有引力起着决定性作用。
（4）两个物体之间的万有引力只与它们本身的质量和它们间的距离有关，而与它们所在空间的性质无关，也与周围是否存在其他物体无关。
四、引力常量
思考问题：
1.测定引力常量有何意义
2.引力常量是由哪位物理学家测出的，它的数值是多大？
3.引力常量的测定有何实际意义
1.G为引力常量，在国际单位制中，G=6.67×10-11N m2/kg2
2.这个引力常量的出现要比万有引力定律晚一百多年，是英国的物理学家卡文迪什测出来的。
3.证明了万有引力的存在，使得万有引力定律有了真正的实用价值，可测定远离地球的一些天体的质量、平均密度等。如根据地球表面的重力加速度可以测定地球的质量。
4.牛顿在前人的基础上，应用他超凡的数学才能，发现了万有引力定律，却没能给出准确的引力常量，使万有引力定律只有其理论意义，而无更多的实际意义。引力常量G的测出，使万有引力定律具有了实际意义。
课堂训练
C
A
B
C
D
第七章 万有引力与宇宙航行
第2节 万有引力定律
问题与目标
1.通过史实资料理解太阳与行星间引力的存在，培养学生善于观察物理现象并提出问题、分析问题的良好习惯。
2.通过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，培养学生动手能力和分析归纳物理规律的能力。
3.通过物理过程分析，描述物理量之间的变化关系，培养学生利用图像直观分析物理量之间规律的习惯。
4.通过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；知道任何物体间都存在着万有引力，且遵循相同的规律。
开普勒在前人的基础上，经过计算总结出了他的三条定律，请同学们回忆一下，这三条定律的内容是什么
第一定律：所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上。
第二定律：对任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等时间内扫过的面积相等。
第三定律：所有行星轨道的半长轴的三次方跟它的公转周期的二次方的比都相等，即： （比值k是一个与行星无关的常量）
通过对开普勒定律的学习，我们知道了行星运动时所遵循的规律，即行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，也就是说行星的运动都是曲线运动。那么行星为什么要做这样的运动呢？做这样的运动肯定需要有一个力来维持，那么这个力是由谁来提供的呢？我们跟随着科学家们一起去研究、讨论这个问题。
一、行星与太阳间的引力
1.太阳对行星的引力
（1）行星绕太阳做匀速圆周运动时，写出
行星需要的向心力表达式，并说明式中符号的物理意义。
（2）行星运动的线速度v与周期T的关系式是怎样的？为何要消去v？写出消去v后的向心力表达式。
（3）如何应用开普勒第三定律消去周期T？为何要消去周期T？
（4）写出引力F与距离r的比例式，说明比例式的意义。
2.行星对太阳的引力
力的作用是相互的，那么行星对太阳的引力与太阳的质量m太以及行星到太阳的距离r之间又有何关系？请学生用学过的知识推导出来。
用牛顿第三定律推导行星对太阳的引力F'与太阳的质量m太以及行星到太阳的距离r之间的关系： 。
3.太阳与行星间的引力
推导出太阳与行星间的引力与太阳的质量、行星的质量以及两者距离的关系式。看看能够得出什么结论。
二、月——地检验
地面附近的重力加速度g为9.8m/s2，月球绕地球运动的周期为27.3天，约为2.36×106s。地球半径R=6.4×106m，试利用教材提供的信息，通过计算，证明教材上提出的假设，即地球对月球的力与地球使苹果自由下落的力是同一种力，都遵守“反平方”的规律。
两个加速度遵守“反平方”的规律，表明地面物体所受地球的引力、月球所受地球的引力，与太阳、行星间的引力，遵循同一规律。
三、万有引力定律
牛顿在研究了许多不同物体间的作用力都遵循上述引力规律之后，他把这一规律推广到自然界中任意两个物体间，于1687年正式发表了具有划时代意义的万有引力定律。
1.把太阳与行星之间、地球与月球之间、地球与地面物体之间的引力遵从的规律推广到宇宙万物之间，你觉得合适吗？发表自己的见解。
2.万有引力定律的内容是什么？写出表达式，并注明每个符号的单位和其物理意义。
3.你认为万有引力定律的发现有何深远意义
1.万有引力定律的内容：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，引力的大小与物体的质量m1和m2的乘积成正比、与它们之间距离r的二次方成反比。
2.万有引力定律的公式： ，式中质量的单位用千克（kg），距离的单位用米（m），力的单位用牛（N）。G是比例系数，叫作引力常量。
（1）万有引力定律的公式适用于计算质点间的相互作用力，当两个物体间的距离比物体本身大得多时，可用此公式近似计算两物体间的万有引力。
（2）质量分布均匀的球体间的相互作用力，可用此公式计算，式中r是两个球体球心间的距离。
（3）一个均匀球体与球外一个质点的万有引力也可用此公式计算，式中的r是球体球心到质点的距离。
3.万有引力定律的发现有着重要的物理意义：它对物理学、天文学的发展具有深远的影响；它把地面上物体运动的规律和天体运动的规律统一起来；对科学文化发展起到了积极的推动作用，解放了人们的思想，给人们探索自然的奥秘建立了极大信心，人们有能力理解天地间的各种事物。
（1）万有引力不仅存在于太阳与行星、地球与月球之间，宇宙间任何两个有质量的物体之间都存在着这种相互吸引的力。
（2）两个有质量的物体之间的万有引力是一对作用力和反作用力。
（3）地面上的一般物体之间的万有引力很小，与其他力比较可忽略不计，但在质量巨大的天体之间或天体与其附近的物体之间，万有引力起着决定性作用。
（4）两个物体之间的万有引力只与它们本身的质量和它们间的距离有关，而与它们所在空间的性质无关，也与周围是否存在其他物体无关。
四、引力常量
思考问题：
1.测定引力常量有何意义
2.引力常量是由哪位物理学家测出的，它的数值是多大？
3.引力常量的测定有何实际意义
1.G为引力常量，在国际单位制中，G=6.67×10-11N m2/kg2
2.这个引力常量的出现要比万有引力定律晚一百多年，是英国的物理学家卡文迪什测出来的。
3.证明了万有引力的存在，使得万有引力定律有了真正的实用价值，可测定远离地球的一些天体的质量、平均密度等。如根据地球表面的重力加速度可以测定地球的质量。
4.牛顿在前人的基础上，应用他超凡的数学才能，发现了万有引力定律，却没能给出准确的引力常量，使万有引力定律只有其理论意义，而无更多的实际意义。引力常量G的测出，使万有引力定律具有了实际意义。
课堂训练
C
A
B
C
D