第七章 第2节万有引力定律--人教版高中物理必修第二册教学课件(共26张PPT)
文档属性
| 名称 | 第七章 第2节万有引力定律--人教版高中物理必修第二册教学课件(共26张PPT) |
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| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 2.5MB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2025-12-30 00:00:00 | ||
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文档简介
(共26张PPT)
第2节 万有引力定律
第七章 万有引力与宇宙航行
物理
新知导入
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。
开普勒第一定律——轨道定律
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;
对任意一个行星来说,它与太阳的连线在相等的时间内扫过的面积相等;
开普勒第三定律——周期定律
开普勒第二定律——面积定律
当行星围绕太阳做匀速圆周运动时，必然存在着一个指向太阳的力提供向心力，这个力就是太阳对行星的引力，那么这个引力的大小，又与哪些因素有关呢？
1.理解万有引力定律的内容，知道其表达式和适用范围。能够应用万有引力定律解决简单的天体圆周运动问题。
2.能够构建太阳与行星的圆周运动模型，并推导出太阳与行星之间的引力关系。
3.经历万有引力定律的理论推导，“月-地检验”中的大胆假设与严谨检验，体验完整的科学探究过程。
4.通过学习万有引力定律的发现过程，了解引力常量G的测定，领悟科学家对待物理执着而又严谨的态度。
学习目标
新知讲解
一、行星与太阳之间的引力关系
问题1：地球围绕太阳的线速度难以测量，有没有一个便于测量的物理量用来替代线速度？
问题2：在我们学习过的知识中，有描述轨道半径r和周期T之间关系的公式吗？
问题3：运用牛顿第三定律，你能否在你推导的基础上做出一个大胆的假设，让你的推导更进一步？
问题4：依据你的推导结果，试着归纳总结出太阳与地球之间的引力关系式。
新知讲解
1、近似处理
行星绕太阳的运动可以看作是匀速圆周运动。行星受到一个指向圆心(太阳)的引力，这个引力提供行星做匀速圆周运动的向心力。
2、引力的推导过程
设行星的质量为m，太阳的质量为M，速度为v，行星与太阳间的距离为r。
一、行星与太阳之间的引力关系
新知讲解
一、行星与太阳之间的引力关系
简化处理：按匀速圆周
引力提供向心力：
圆周运动规律：
开普勒第三定律：
太阳对行星的引力：
由牛顿第三定律得，行星对太阳的引力：
综合整理后：
写成等式：
新知讲解
一、行星与太阳之间的引力关系
特别提醒：
①式子中G与太阳和行星都没关系
②太阳与行星之间引力的方向沿着二者的连线。
新知讲解
二、月-地检验
问题1：地球对月球引力的大小该如何表达？
问题2：月球在这个力的作用下做什么运动？其加速度是多少？
问题3：地球对地面上的苹果的引力的大小该如何表达？
问题4：苹果只受这个力的作用会做什么运动？其加速度是多少？
问题5：这两个力加速度的比值该是多少？
新知讲解
二、月-地检验
结论：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，遵从相同的规律
新知讲解
三、万有引力定律
1.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.表达式：
3.适用条件：
（1）两质点间（两物体间距远大于物体的线度）
（2）两均质球体间（r 为两球球心间的距离）
4.对万有引力定律的理解：
(1)普遍性：它存在于宇宙中任何客观存在的两个物体之间。
(2)相互性：任何两物体间的相互引力，都是一对作用力和反作用力，符合牛顿第三定律。
(3)宏观性：通常情况下，万有引力非常小，只有在质量巨大的天体 间或天体与天体附近的物体间，它的作用才有实际的物理意义。
(4)独立性：万有引力的大小只与它们的质量和距离有关，与其他的因素均无关，不管它们之间是否还有其他作用力。
新知讲解
三、万有引力定律
新知讲解
三、万有引力定律
5.发现万有引力定律的重要意义:
揭示了地面上物体运动的规律和天体上物体的运动遵从同一规律，让人们认识到天体上物体的运动规律也是可以认识的,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, 对后来的物理学、天文学的发展具有深远的影响。
四、测引力常量G
新知讲解
1686年牛顿发现万有引力定律后，却无法算出两个天体间的引力大小。
100多年以后，英国物理学家卡文迪什利用扭秤装置，第一次比较准确地测出了引力常量。
四、测引力常量G
新知讲解
装置的巧妙之处：两次放大及等效的思想
1.扭秤装置把微小力通过杠杆旋转明显反映出来（一次放大）。
2.扭转角度（微小形变）通过光标的移动来反映（二次放大），从而确定物体间的万有引力。
3. 通常取G＝6.67×10－11N·m2/kg2 。
四、测引力常量G
新知讲解
4.测定引力常量的重要意义
证明了万有引力的存在；
“开创了测量弱力的新时代” （英国物理学家玻印廷语）；
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。
卡文迪什实验室
典例探究
【例题1】 对于质量不同的两个物体间的万有引力，下列说法正确的是（ ）
A．质量大的物体受到的万有引力大
B．两个物体间的万有引力总是大小相等、方向相反的
C．两个物体间的距离越大，万有引力越大
D．当两个物体间的距离趋于零时，万有引力趋于无穷大
B
A
典例探究
例题分析 对于两个质量分布均匀的球体，万有引力定律同样适用，其距离为两个球心连线之间的距离。
D
C
典例探究
【例题3】（多选）质量为m的小物块静止在赤道处，下列关于小物块所受引力和重力的说法正确的是（ ）
A．小物块所受重力的方向一定指向地心
B．小物块所受引力的方向一定指向地心
C．若地球自转加快，小物块所受重力变小
D．若地球自转加快，小物块所受引力变小
例题分析：当考虑地球时，赤道上的物体受到的万有引力一部分充当了物体跟随地球自转时所需要的向心力，一部分作为物体的重力。物块静止在赤道上，万有引力、重力共线，均指向地心，故A、B正确；当地球自转加快，物块所需向心力变大，万有引力不变，重力变小，故C正确，D错误。
ABC
【变式训练3】（多选）关于万有引力和重力的关系，下列说法正确的是（ ）
A．地面附近的物体所受到的重力就是万有引力
B．若地球自转角速度变大，则赤道上物体所受重力变小
C．物体所受重力方向总是与万有引力方向相同
D．在地球上，万有引力等于重力与向心力的矢量和
BD
评价反馈
C
D
评价反馈
评价反馈
B
万有引力定律
科学家的思考
行星与太阳间的引力
月—地检验
理论分析
事实检验
万有引力定律
课堂小结
F∝
谢谢大家
第2节 万有引力定律
第七章 万有引力与宇宙航行
物理
新知导入
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。
开普勒第一定律——轨道定律
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;
对任意一个行星来说,它与太阳的连线在相等的时间内扫过的面积相等;
开普勒第三定律——周期定律
开普勒第二定律——面积定律
当行星围绕太阳做匀速圆周运动时，必然存在着一个指向太阳的力提供向心力，这个力就是太阳对行星的引力，那么这个引力的大小，又与哪些因素有关呢？
1.理解万有引力定律的内容，知道其表达式和适用范围。能够应用万有引力定律解决简单的天体圆周运动问题。
2.能够构建太阳与行星的圆周运动模型，并推导出太阳与行星之间的引力关系。
3.经历万有引力定律的理论推导，“月-地检验”中的大胆假设与严谨检验，体验完整的科学探究过程。
4.通过学习万有引力定律的发现过程，了解引力常量G的测定，领悟科学家对待物理执着而又严谨的态度。
学习目标
新知讲解
一、行星与太阳之间的引力关系
问题1：地球围绕太阳的线速度难以测量，有没有一个便于测量的物理量用来替代线速度？
问题2：在我们学习过的知识中，有描述轨道半径r和周期T之间关系的公式吗？
问题3：运用牛顿第三定律，你能否在你推导的基础上做出一个大胆的假设，让你的推导更进一步？
问题4：依据你的推导结果，试着归纳总结出太阳与地球之间的引力关系式。
新知讲解
1、近似处理
行星绕太阳的运动可以看作是匀速圆周运动。行星受到一个指向圆心(太阳)的引力，这个引力提供行星做匀速圆周运动的向心力。
2、引力的推导过程
设行星的质量为m，太阳的质量为M，速度为v，行星与太阳间的距离为r。
一、行星与太阳之间的引力关系
新知讲解
一、行星与太阳之间的引力关系
简化处理：按匀速圆周
引力提供向心力：
圆周运动规律：
开普勒第三定律：
太阳对行星的引力：
由牛顿第三定律得，行星对太阳的引力：
综合整理后：
写成等式：
新知讲解
一、行星与太阳之间的引力关系
特别提醒：
①式子中G与太阳和行星都没关系
②太阳与行星之间引力的方向沿着二者的连线。
新知讲解
二、月-地检验
问题1：地球对月球引力的大小该如何表达？
问题2：月球在这个力的作用下做什么运动？其加速度是多少？
问题3：地球对地面上的苹果的引力的大小该如何表达？
问题4：苹果只受这个力的作用会做什么运动？其加速度是多少？
问题5：这两个力加速度的比值该是多少？
新知讲解
二、月-地检验
结论：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，遵从相同的规律
新知讲解
三、万有引力定律
1.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.表达式：
3.适用条件：
（1）两质点间（两物体间距远大于物体的线度）
（2）两均质球体间（r 为两球球心间的距离）
4.对万有引力定律的理解：
(1)普遍性：它存在于宇宙中任何客观存在的两个物体之间。
(2)相互性：任何两物体间的相互引力，都是一对作用力和反作用力，符合牛顿第三定律。
(3)宏观性：通常情况下，万有引力非常小，只有在质量巨大的天体 间或天体与天体附近的物体间，它的作用才有实际的物理意义。
(4)独立性：万有引力的大小只与它们的质量和距离有关，与其他的因素均无关，不管它们之间是否还有其他作用力。
新知讲解
三、万有引力定律
新知讲解
三、万有引力定律
5.发现万有引力定律的重要意义:
揭示了地面上物体运动的规律和天体上物体的运动遵从同一规律，让人们认识到天体上物体的运动规律也是可以认识的,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, 对后来的物理学、天文学的发展具有深远的影响。
四、测引力常量G
新知讲解
1686年牛顿发现万有引力定律后，却无法算出两个天体间的引力大小。
100多年以后，英国物理学家卡文迪什利用扭秤装置，第一次比较准确地测出了引力常量。
四、测引力常量G
新知讲解
装置的巧妙之处：两次放大及等效的思想
1.扭秤装置把微小力通过杠杆旋转明显反映出来（一次放大）。
2.扭转角度（微小形变）通过光标的移动来反映（二次放大），从而确定物体间的万有引力。
3. 通常取G＝6.67×10－11N·m2/kg2 。
四、测引力常量G
新知讲解
4.测定引力常量的重要意义
证明了万有引力的存在；
“开创了测量弱力的新时代” （英国物理学家玻印廷语）；
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。
卡文迪什实验室
典例探究
【例题1】 对于质量不同的两个物体间的万有引力，下列说法正确的是（ ）
A．质量大的物体受到的万有引力大
B．两个物体间的万有引力总是大小相等、方向相反的
C．两个物体间的距离越大，万有引力越大
D．当两个物体间的距离趋于零时，万有引力趋于无穷大
B
A
典例探究
例题分析 对于两个质量分布均匀的球体，万有引力定律同样适用，其距离为两个球心连线之间的距离。
D
C
典例探究
【例题3】（多选）质量为m的小物块静止在赤道处，下列关于小物块所受引力和重力的说法正确的是（ ）
A．小物块所受重力的方向一定指向地心
B．小物块所受引力的方向一定指向地心
C．若地球自转加快，小物块所受重力变小
D．若地球自转加快，小物块所受引力变小
例题分析：当考虑地球时，赤道上的物体受到的万有引力一部分充当了物体跟随地球自转时所需要的向心力，一部分作为物体的重力。物块静止在赤道上，万有引力、重力共线，均指向地心，故A、B正确；当地球自转加快，物块所需向心力变大，万有引力不变，重力变小，故C正确，D错误。
ABC
【变式训练3】（多选）关于万有引力和重力的关系，下列说法正确的是（ ）
A．地面附近的物体所受到的重力就是万有引力
B．若地球自转角速度变大，则赤道上物体所受重力变小
C．物体所受重力方向总是与万有引力方向相同
D．在地球上，万有引力等于重力与向心力的矢量和
BD
评价反馈
C
D
评价反馈
评价反馈
B
万有引力定律
科学家的思考
行星与太阳间的引力
月—地检验
理论分析
事实检验
万有引力定律
课堂小结
F∝
谢谢大家