江苏省兴化市第一中学教科版高中物理必修二学案：3.2万有引力定律
文档属性
| 名称 | 江苏省兴化市第一中学教科版高中物理必修二学案：3.2万有引力定律 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 37.8KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 教科版 | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2015-08-29 18:17:01 | ||
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文档简介
第二节 万有引力定律
【预习目标】
1、了解万有引力定律得出的思路和过程.?
2、理解万有引力定律的含义并会推导万有引力定律.?
3、知道任何物体间都存在着万有引力，且遵循相同的规律.
【预习思考】
1、对于行星运动的动力学原因的解释，人们也进行了长期的探索.对行星绕太阳运动的原因，哪些科学家对此问题有过研究？
2、牛顿是怎样利用他所总结的牛顿运动定律，把行星的向心加速度与太阳对它的万有引力联系起来的？
3、在太阳对行星的引力和行星对太阳的引力中，F、有怎样的关系，利用什么原理得到这种关系？
【预习自测】
1、使行星沿圆或沿椭圆运动，都需要有指向圆心或椭圆焦点的力，这个力就是太阳对行星的 。
2、由得，太阳对 行星的引力，与 的质量成正比，与行星和太阳间距离的二次方成反比。
3、万有引力定律内容：任何两个物体都是 的，引力的大小跟这两个物体的质量的乘积成 ，跟它们的距离的二次方成 。
4、万有引力定律公式：
5、引力常量G：适用于任何两个物体，它在 ( http: / / www.21cnjy.com )数值上等于两个质量都是 的物体相距 时的相互作用力，引力常量的标准值为G=6．67259×10-11N·m2/kg2，
通常取G= N·m2/kg2。
6、万有引力定律重大意义：万有引力定律的发现，是17世纪自然科学最伟大的成果之一。它把地面上物体运动的规律和天体运动的规律统一了起来，对以后物理学和天文学的发展具有深远的影响。它第一次揭示了自然界中一种基本相互作用的规律，在人类认识自然的历史上树立了一座里程碑。
【我思我疑】
【典型例题】
例1：氢原子有一个质子和围绕质子运动的 ( http: / / www.21cnjy.com )电子组成，已知质子的质量为1.67×10-27kg，电子的质量为9.1×10-31kg，如果质子与电子的距离为1.0×10-10m，求它们之间的万有引力。
解析：本题由于质子和电子的尺寸大小远小于它们间的距离，可以将它们看作质点，运用万有引力定律直接求解。
根据万有引力定律质子与电子之间的万有引力为
N
答：电子与质子之间的万有引力大小为N。
拓展：应用万有引力定律计算物体间的万有引力时，应该注意万有引力定律的适用条件。万有引力定律适用于计算两个质点间的万有引力，对于质量均匀分布的球体，仍可以用万有引力定律，公式中的r为球心之间的距离。另外当两个物体间的距离比它们自身的尺寸大得多的时候，可以把两个物体当作质点，应用万有引力定律进行计算。
拓展训练1：如图6—2—1所示，r虽大于两球的半径，但两球的半径不能忽略，而球的质量分 布均匀，大小分别为m1与m2，则两球间万有引力的大小为 ( D )
A． B．
C． D．
例2 ：（1998年全国高考题）设 ( http: / / www.21cnjy.com )地球表面物体的重力加速度为g0，物体在距离地心4R（R是地球的半径）处，由于地球的作用而产生的加速度为g，则g/g0为（ ）
A．1 B．1/9 C．1/4 D．1/16
解析：本题是万有引力定律的简单应用，物体在地球表面的重力加速度和在高空中的加速度都是由地球对物体的万有引力产生的。根据万有引力定律和牛顿第二定律就可以解决该题。
设地球质量为M，质量为m的物体受到地球的万有引力产生加速度，在地球表面和高空分别有：
解得：
答案选：D
拓展：物体运动的加速度由它受到的力 ( http: / / www.21cnjy.com )产生，通常情况下不考虑地球的自转，物体受到的重力大小就认为等于它受到地球的万有引力。本题中物体在地面的重力加速度和高空中运动的加速度都认为是万有引力产生的，然后运用牛顿第二定律，建立物体受到的万有引力与物体运动的加速度之间的联系，从而解决问题。
拓展训练2：9、假设地球与月球间的引力与地球表面物体受到的重力是同种性质的力，即力的大小与距离的二次方成反比。已知月心和地心的距离是地球半径的60倍，地球表面的重力加速度为9.8m/s2，试计算月球绕地球做圆周运动的向心加速度。（3×10-3m/s2）
【当堂训练】
1、宇宙间的一切物体都是互相极引的，两个物体间的引力大小，跟它们的 成正比，跟它们的 成反比，这就是万有引力定律.万有引力恒量G＝6.67×10-11 .第一个比较精确测定这个恒量的是英国物理学家 。
2、对于万有引力定律的表达式，下列说法中正确的是( )
(A)公式中G为引力常量，它是由实验测得的，而不是人为规定的
(B)当r趋于零时，万有引力趋于无限大
(C)两物体受到的引力总是大小相等的，而与m1、m2是否相等无关
(D)两物体受到的引力总是大小相等、方向相反，是一对平衡力
3、要使两物体间万有引力减小到原来的1/4,可采用的方法是( )
A．便两物体的质量各减少一半，距离保持不变
B．两物体间距离增至原来的2倍,质量不变
C．使其中一个物体质量减为原来的1/4,距离不变
D．使两物体质量及它们之间的距离都减为原来的1/4
4、 月球的质量约为7．35×1022kg, ( http: / / www.21cnjy.com ) 绕地球运行的轨道半径是3．84×105km, 运行的周期是27.3天，则月球受到地球所施的向心力的大小是_____。
【巩固练习】
1、关于万有引力定律的适用范围，下列说法中正确的是 ( )
A．只适用于天体，不适用于地面物体
B．只适用于球形物体，不适用于其他形状的物体
C．只适用于质点，不适用于实际物体
D．适用于自然界中任意两个物体之间
2、关于引力常量，下列说法中正确的是 ( )
A．它在数值上等于两个质量各为lkg的质点相距lm时相互作用力的大小
B．它适合于任何两个质点或天体之间的引力大小的计算
C．它的数值首次由牛顿测出
D．它的数值很小，说明万有引力非常小．可以忽略不汁
3、一个半径是地球3倍、质量是地球36倍的行星，它表面的重力加速度是地面重力加速度的( )
(A)4倍 (B)6倍 (C)13.5倍 (D)18倍
4、如图所示，在距一质量为M、半径为R、密度均匀的球体R处有一质量为m的质点，此时球体对质点的万有引力为F1.当从球体中挖去一半径为的球体时，剩下部分对质点的万有引力为F2，求F1:F2.【3】
5、证明开普勒第三定律中，各行星绕太阳公转周期的平方与公转轨道半径的三次方的比值k是与太阳质量有关的恒量。
【预习目标】
1、了解万有引力定律得出的思路和过程.?
2、理解万有引力定律的含义并会推导万有引力定律.?
3、知道任何物体间都存在着万有引力，且遵循相同的规律.
【预习思考】
1、对于行星运动的动力学原因的解释，人们也进行了长期的探索.对行星绕太阳运动的原因，哪些科学家对此问题有过研究？
2、牛顿是怎样利用他所总结的牛顿运动定律，把行星的向心加速度与太阳对它的万有引力联系起来的？
3、在太阳对行星的引力和行星对太阳的引力中，F、有怎样的关系，利用什么原理得到这种关系？
【预习自测】
1、使行星沿圆或沿椭圆运动，都需要有指向圆心或椭圆焦点的力，这个力就是太阳对行星的 。
2、由得，太阳对 行星的引力，与 的质量成正比，与行星和太阳间距离的二次方成反比。
3、万有引力定律内容：任何两个物体都是 的，引力的大小跟这两个物体的质量的乘积成 ，跟它们的距离的二次方成 。
4、万有引力定律公式：
5、引力常量G：适用于任何两个物体，它在 ( http: / / www.21cnjy.com )数值上等于两个质量都是 的物体相距 时的相互作用力，引力常量的标准值为G=6．67259×10-11N·m2/kg2，
通常取G= N·m2/kg2。
6、万有引力定律重大意义：万有引力定律的发现，是17世纪自然科学最伟大的成果之一。它把地面上物体运动的规律和天体运动的规律统一了起来，对以后物理学和天文学的发展具有深远的影响。它第一次揭示了自然界中一种基本相互作用的规律，在人类认识自然的历史上树立了一座里程碑。
【我思我疑】
【典型例题】
例1：氢原子有一个质子和围绕质子运动的 ( http: / / www.21cnjy.com )电子组成，已知质子的质量为1.67×10-27kg，电子的质量为9.1×10-31kg，如果质子与电子的距离为1.0×10-10m，求它们之间的万有引力。
解析：本题由于质子和电子的尺寸大小远小于它们间的距离，可以将它们看作质点，运用万有引力定律直接求解。
根据万有引力定律质子与电子之间的万有引力为
N
答：电子与质子之间的万有引力大小为N。
拓展：应用万有引力定律计算物体间的万有引力时，应该注意万有引力定律的适用条件。万有引力定律适用于计算两个质点间的万有引力，对于质量均匀分布的球体，仍可以用万有引力定律，公式中的r为球心之间的距离。另外当两个物体间的距离比它们自身的尺寸大得多的时候，可以把两个物体当作质点，应用万有引力定律进行计算。
拓展训练1：如图6—2—1所示，r虽大于两球的半径，但两球的半径不能忽略，而球的质量分 布均匀，大小分别为m1与m2，则两球间万有引力的大小为 ( D )
A． B．
C． D．
例2 ：（1998年全国高考题）设 ( http: / / www.21cnjy.com )地球表面物体的重力加速度为g0，物体在距离地心4R（R是地球的半径）处，由于地球的作用而产生的加速度为g，则g/g0为（ ）
A．1 B．1/9 C．1/4 D．1/16
解析：本题是万有引力定律的简单应用，物体在地球表面的重力加速度和在高空中的加速度都是由地球对物体的万有引力产生的。根据万有引力定律和牛顿第二定律就可以解决该题。
设地球质量为M，质量为m的物体受到地球的万有引力产生加速度，在地球表面和高空分别有：
解得：
答案选：D
拓展：物体运动的加速度由它受到的力 ( http: / / www.21cnjy.com )产生，通常情况下不考虑地球的自转，物体受到的重力大小就认为等于它受到地球的万有引力。本题中物体在地面的重力加速度和高空中运动的加速度都认为是万有引力产生的，然后运用牛顿第二定律，建立物体受到的万有引力与物体运动的加速度之间的联系，从而解决问题。
拓展训练2：9、假设地球与月球间的引力与地球表面物体受到的重力是同种性质的力，即力的大小与距离的二次方成反比。已知月心和地心的距离是地球半径的60倍，地球表面的重力加速度为9.8m/s2，试计算月球绕地球做圆周运动的向心加速度。（3×10-3m/s2）
【当堂训练】
1、宇宙间的一切物体都是互相极引的，两个物体间的引力大小，跟它们的 成正比，跟它们的 成反比，这就是万有引力定律.万有引力恒量G＝6.67×10-11 .第一个比较精确测定这个恒量的是英国物理学家 。
2、对于万有引力定律的表达式，下列说法中正确的是( )
(A)公式中G为引力常量，它是由实验测得的，而不是人为规定的
(B)当r趋于零时，万有引力趋于无限大
(C)两物体受到的引力总是大小相等的，而与m1、m2是否相等无关
(D)两物体受到的引力总是大小相等、方向相反，是一对平衡力
3、要使两物体间万有引力减小到原来的1/4,可采用的方法是( )
A．便两物体的质量各减少一半，距离保持不变
B．两物体间距离增至原来的2倍,质量不变
C．使其中一个物体质量减为原来的1/4,距离不变
D．使两物体质量及它们之间的距离都减为原来的1/4
4、 月球的质量约为7．35×1022kg, ( http: / / www.21cnjy.com ) 绕地球运行的轨道半径是3．84×105km, 运行的周期是27.3天，则月球受到地球所施的向心力的大小是_____。
【巩固练习】
1、关于万有引力定律的适用范围，下列说法中正确的是 ( )
A．只适用于天体，不适用于地面物体
B．只适用于球形物体，不适用于其他形状的物体
C．只适用于质点，不适用于实际物体
D．适用于自然界中任意两个物体之间
2、关于引力常量，下列说法中正确的是 ( )
A．它在数值上等于两个质量各为lkg的质点相距lm时相互作用力的大小
B．它适合于任何两个质点或天体之间的引力大小的计算
C．它的数值首次由牛顿测出
D．它的数值很小，说明万有引力非常小．可以忽略不汁
3、一个半径是地球3倍、质量是地球36倍的行星，它表面的重力加速度是地面重力加速度的( )
(A)4倍 (B)6倍 (C)13.5倍 (D)18倍
4、如图所示，在距一质量为M、半径为R、密度均匀的球体R处有一质量为m的质点，此时球体对质点的万有引力为F1.当从球体中挖去一半径为的球体时，剩下部分对质点的万有引力为F2，求F1:F2.【3】
5、证明开普勒第三定律中，各行星绕太阳公转周期的平方与公转轨道半径的三次方的比值k是与太阳质量有关的恒量。