高一物理必修2第六章万有引力与航天第3节万有引力定律课件（20张ppt）
文档属性
| 名称 | 高一物理必修2第六章万有引力与航天第3节万有引力定律课件（20张ppt） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 210.7KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2020-03-09 18:53:00 | ||
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文档简介
(共20张PPT)
高一物理必修2
第六章万有引力与航天
第3节万有引力
包头市百灵庙中学
史殿斌
月—地检验
1．假定维持月球绕地球运动的力与使得苹果下落的力真的是同一种力，同样遵从“平方反比”的规律，那么，由于月球轨道半径约为地球半径(苹果到地心的距离)的60倍，所以月球轨道上一个物体受到的引力是地球上的1/602倍。根据牛顿第二定律，物体在月球轨道上运动时的加速度(月球公转的向心加速度)是它在地面附近下落时的加速度(自由落体加速度)的1/602。
2．在牛顿的时代，自由落体运动的加速度已经能够比较精确地测定，当时也能比较精确地测定月球与地球间的距离、月球公转的周期，从而能够算出月球运动的向心加速度。
3．测出月球到地球的距离为r=3.8×108m，月球的公转周期为T=27.3天，地球表面的重力加速度g=9.8m/s2，则月球绕地球运动的向心加速度为 。地球表面的重力加速度与月球绕地球运动的向心加速度的比值为 。
0.002694m/s2
3637.7
4．计算结果与我们的预期符合的很好。这表明，地面物体所受地球的引力、月球所受地球的引力，与太阳、行星间的引力真的遵从相同的规律。
5．行星与太阳之间、地球与月球之间，以及地球与地面物体之间都具有“与两个物体的质量成正比，与它们之间距离的二次方成反比”的相同吸引力的规律。
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：F=G
式中的质量的单位用kg，距离的单位用m，力的单位用N。G是比例系数，叫做引力常量，适用于任何两个物体。
理解万有引力定律注意事项：
1.公式F=Gm1m2/r2中的r表示的是两个物体的距离即两个物体中心间的距离。
(1)如果两个物体间的距离远远大于物体本身的大小，两个物体均可视为质点，这个距离就是这两个质点间的距离。
(2)如果物体是两个均匀球体， r就是两球心间的距离
(3)如果物体是规则形状的均匀物体，则应把r理解为它们的几何中心间的距离
(4)因此两个物体的距离不能无限接近于零
例如：如果两个物体相距无穷近时，由公式F=Gm1m2/r2可判断它们之间的引力就会无穷大，这种说法对吗？
2.万有引力是因为物体有质量而产生的引力。从万有引力定律可以看出，物体间的万有引力由相互作用的两个物体的质量决定的，所以质量是万有引力的产生原因。从这一产生原因可以看出：万有引力不同于我们初中所学习过的电荷间的引力及磁极间的引力，也不同于我们以后要学习的分子间的引力。
3.万有引力的相互性：两个物体间的万有引力是相互的，遵循牛顿的第三定律。
4.万有引力的普遍性：万有引力不但存在于行星和太阳之间，也存在于宇宙中的任何天体之间，还存在于天体与物体之间。推广到宇宙中的一切物体之间。它明确地向人们宣告，天上和地上的物体都遵循着完全相同的科学法则。
5.地球上的物体由于质量比天体的质量小得多，因此物体间的万有引力非常微小，所以人们很难感受或观察到，往往忽略物体间的万有引力。
引力常量
1．G是比例系数，叫做引力常量。牛顿得出了万有引力与物体质量及它们之间距离的关系，但却无法算出两个天体之间的万有引力的大小，因为他不知道引力常量G的值。
2．英国物理学家卡文迪许在实验室中通过对几个铅球之间万有引力的测量，比较准确的得出了G的数值。
3．通常取G=6.67×10-11Nm2/kg2,其意义是：两个质量均为1kg的物体，相距1m时，它们之间的万有引力为6.67×10-11N。
4．测定G值的意义：
（1）证明了万有引力的正确性；
（2）使万有引力定律有了真正的实用价值.
课堂训练
1.下列说法中不正确的是（ ）
A．万有引力定律揭示了自然界物体间普遍存在着一种基本相互作用﹣引力作用
B．卡文迪许用实验的方法证明了万有引力定律
C．引力常量的单位是N?m2/kg2
D．两个质量为1kg的质点相距1m时的万有引力为6.67N
ABC
2.牛顿时代的科学家们围绕万有引力的研究，经历了大量曲折顽强而又闪烁智慧的科学实践。在万有引力定律的发现历程中，下列叙述符合史实的是（ ）
A.开普勒研究了第谷的行星观测记录，提出了开普勒行星运动定律
B.牛顿将行星与太阳、地球与月球、地球与地面物体之间的引力规律推广到宇宙中的一切物体，得出了万有引力定律
C.牛顿在实验室中准确地得出了引力常量G的数值
D.卡文迪许在实验室中准确地得出了引力常量G的数值
ABD
3.牛顿以天体之间普遍存在着引力为依据，运用逻辑推理，建立了万有引力定律。在创建万有引力定律的过程中，下列说法中正确的是（ ）
A.牛顿接受了胡克等科学家关于“吸引力与两中心距离平方成反比”的猜想
B.牛顿根据地球上一切物体都以相同加速度下落的事实，得出物体受地球的引力与其质量成正比，即F∝m的结论
C.牛顿根据F∝m和牛顿第三定律，分析了地月间的引力关系，进而得出F∝m1m2
D.卡文迪许用“月﹣地检验”检验了万有引力定律的正确性
ABC
4.关于引力常量G，下列说法中正确的是（ ）
A．G值的测出使万有引力定律有了真正的实用价值，可用万有引力定律进行定量计算
B．引力常量G的大小与两物体质量乘积成反比，与两物体间距离的平方成正比
C．引力常量G的物理意义是：两个质量都是1kg的物体相距1m时相互吸引力为6.67×10-11N
D．引力常量G是不变的，其值大小与单位制的选择无关
AC
5.万有引力的发现实现了物理学史上的第一次大统一“地上物理学”和“天上物理学”的统一。它表明天体运动和地面上物体的运动遵循相同的规律。牛顿在发现万有引力定律的过程中，将行星的椭圆轨道简化为圆轨道，还应用了其它的规律和结论。下面的规律和结论被使用到的有（ ）
A．开普勒行星运动定律
B．卡文迪许通过扭秤实验测出的引力常量
C．牛顿第二定律
D．牛顿第三定律
ACD
6.首先发现行星绕太阳运动的轨道是椭圆，揭示行星运动规律的科学家是 。发现万有引力定律的科学家是 ，用著名的“月﹣地”检验来证明重力与地球对月球的引力是同性质的力，都与距离的平方成反比，若月心到地心的距离是地球半径的60倍，那么“月”绕“地”做圆周运动的向心加速度是地球表面重力加速度的 。
开普勒
牛顿
1/3600
7.如图（A）（B）（C）为力学中的三个实验装置，可知这三个实验共同的物理思想方法是（ ）
A．极限的思想方法
B．放大的思想方法
C．控制变量的方法
D．猜想的思想方法
其中图（C）是测定万有引力常量的实验装置图，万有引力常量由卡文迪许在万有引力定律发现102年后利用扭秤装置测出的，在这个实验中利用到的物理规律有（ ）
A．牛顿运动定律 B．开普勒行星运动定律
C．有固定转轴力矩的平衡条件 D．光的反射定律
CD
B
8.卡文迪许利用如图所示的扭秤实验装置测量了引力常量G。为了测量石英丝极微小的扭转角，该实验装置中采取使“微小量放大”的主要措施是（ ）
A.减小石英丝的直径
B.增大T型架横梁的长度
C.利用平面镜对光线的反射
D.增大刻度尺与平面镜的距离
CD
9.如图所示为卡文迪许测定万有引力常量的实验示意图，关于这个实验正确的说法有（ ）
A．此装置须放在密闭的室内进行
B．T型架由细绳悬挂着
C．T型架扭转θ角时，由平面镜
M反射的光线也转动θ角
D．G值等于6.67×10-11N?m2/kg2。
AD
10.如图所示是卡文迪许通过实验研究得出万有引力恒量的实验装置示意图。已知T型架水平横梁长度为L，质量分别为m、m′的球，位于同一水平面，当横梁处于力矩平衡状态，测得m、m′连线长度r，
且与水平横梁垂直，同时测
得石英丝的扭转角度为θ，
由此得到扭转力矩kθ
(k为扭转系数且已知)，则引力常量的表达式G＝ 。
kθr2/mm'L
高一物理必修2
第六章万有引力与航天
第3节万有引力
包头市百灵庙中学
史殿斌
月—地检验
1．假定维持月球绕地球运动的力与使得苹果下落的力真的是同一种力，同样遵从“平方反比”的规律，那么，由于月球轨道半径约为地球半径(苹果到地心的距离)的60倍，所以月球轨道上一个物体受到的引力是地球上的1/602倍。根据牛顿第二定律，物体在月球轨道上运动时的加速度(月球公转的向心加速度)是它在地面附近下落时的加速度(自由落体加速度)的1/602。
2．在牛顿的时代，自由落体运动的加速度已经能够比较精确地测定，当时也能比较精确地测定月球与地球间的距离、月球公转的周期，从而能够算出月球运动的向心加速度。
3．测出月球到地球的距离为r=3.8×108m，月球的公转周期为T=27.3天，地球表面的重力加速度g=9.8m/s2，则月球绕地球运动的向心加速度为 。地球表面的重力加速度与月球绕地球运动的向心加速度的比值为 。
0.002694m/s2
3637.7
4．计算结果与我们的预期符合的很好。这表明，地面物体所受地球的引力、月球所受地球的引力，与太阳、行星间的引力真的遵从相同的规律。
5．行星与太阳之间、地球与月球之间，以及地球与地面物体之间都具有“与两个物体的质量成正比，与它们之间距离的二次方成反比”的相同吸引力的规律。
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：F=G
式中的质量的单位用kg，距离的单位用m，力的单位用N。G是比例系数，叫做引力常量，适用于任何两个物体。
理解万有引力定律注意事项：
1.公式F=Gm1m2/r2中的r表示的是两个物体的距离即两个物体中心间的距离。
(1)如果两个物体间的距离远远大于物体本身的大小，两个物体均可视为质点，这个距离就是这两个质点间的距离。
(2)如果物体是两个均匀球体， r就是两球心间的距离
(3)如果物体是规则形状的均匀物体，则应把r理解为它们的几何中心间的距离
(4)因此两个物体的距离不能无限接近于零
例如：如果两个物体相距无穷近时，由公式F=Gm1m2/r2可判断它们之间的引力就会无穷大，这种说法对吗？
2.万有引力是因为物体有质量而产生的引力。从万有引力定律可以看出，物体间的万有引力由相互作用的两个物体的质量决定的，所以质量是万有引力的产生原因。从这一产生原因可以看出：万有引力不同于我们初中所学习过的电荷间的引力及磁极间的引力，也不同于我们以后要学习的分子间的引力。
3.万有引力的相互性：两个物体间的万有引力是相互的，遵循牛顿的第三定律。
4.万有引力的普遍性：万有引力不但存在于行星和太阳之间，也存在于宇宙中的任何天体之间，还存在于天体与物体之间。推广到宇宙中的一切物体之间。它明确地向人们宣告，天上和地上的物体都遵循着完全相同的科学法则。
5.地球上的物体由于质量比天体的质量小得多，因此物体间的万有引力非常微小，所以人们很难感受或观察到，往往忽略物体间的万有引力。
引力常量
1．G是比例系数，叫做引力常量。牛顿得出了万有引力与物体质量及它们之间距离的关系，但却无法算出两个天体之间的万有引力的大小，因为他不知道引力常量G的值。
2．英国物理学家卡文迪许在实验室中通过对几个铅球之间万有引力的测量，比较准确的得出了G的数值。
3．通常取G=6.67×10-11Nm2/kg2,其意义是：两个质量均为1kg的物体，相距1m时，它们之间的万有引力为6.67×10-11N。
4．测定G值的意义：
（1）证明了万有引力的正确性；
（2）使万有引力定律有了真正的实用价值.
课堂训练
1.下列说法中不正确的是（ ）
A．万有引力定律揭示了自然界物体间普遍存在着一种基本相互作用﹣引力作用
B．卡文迪许用实验的方法证明了万有引力定律
C．引力常量的单位是N?m2/kg2
D．两个质量为1kg的质点相距1m时的万有引力为6.67N
ABC
2.牛顿时代的科学家们围绕万有引力的研究，经历了大量曲折顽强而又闪烁智慧的科学实践。在万有引力定律的发现历程中，下列叙述符合史实的是（ ）
A.开普勒研究了第谷的行星观测记录，提出了开普勒行星运动定律
B.牛顿将行星与太阳、地球与月球、地球与地面物体之间的引力规律推广到宇宙中的一切物体，得出了万有引力定律
C.牛顿在实验室中准确地得出了引力常量G的数值
D.卡文迪许在实验室中准确地得出了引力常量G的数值
ABD
3.牛顿以天体之间普遍存在着引力为依据，运用逻辑推理，建立了万有引力定律。在创建万有引力定律的过程中，下列说法中正确的是（ ）
A.牛顿接受了胡克等科学家关于“吸引力与两中心距离平方成反比”的猜想
B.牛顿根据地球上一切物体都以相同加速度下落的事实，得出物体受地球的引力与其质量成正比，即F∝m的结论
C.牛顿根据F∝m和牛顿第三定律，分析了地月间的引力关系，进而得出F∝m1m2
D.卡文迪许用“月﹣地检验”检验了万有引力定律的正确性
ABC
4.关于引力常量G，下列说法中正确的是（ ）
A．G值的测出使万有引力定律有了真正的实用价值，可用万有引力定律进行定量计算
B．引力常量G的大小与两物体质量乘积成反比，与两物体间距离的平方成正比
C．引力常量G的物理意义是：两个质量都是1kg的物体相距1m时相互吸引力为6.67×10-11N
D．引力常量G是不变的，其值大小与单位制的选择无关
AC
5.万有引力的发现实现了物理学史上的第一次大统一“地上物理学”和“天上物理学”的统一。它表明天体运动和地面上物体的运动遵循相同的规律。牛顿在发现万有引力定律的过程中，将行星的椭圆轨道简化为圆轨道，还应用了其它的规律和结论。下面的规律和结论被使用到的有（ ）
A．开普勒行星运动定律
B．卡文迪许通过扭秤实验测出的引力常量
C．牛顿第二定律
D．牛顿第三定律
ACD
6.首先发现行星绕太阳运动的轨道是椭圆，揭示行星运动规律的科学家是 。发现万有引力定律的科学家是 ，用著名的“月﹣地”检验来证明重力与地球对月球的引力是同性质的力，都与距离的平方成反比，若月心到地心的距离是地球半径的60倍，那么“月”绕“地”做圆周运动的向心加速度是地球表面重力加速度的 。
开普勒
牛顿
1/3600
7.如图（A）（B）（C）为力学中的三个实验装置，可知这三个实验共同的物理思想方法是（ ）
A．极限的思想方法
B．放大的思想方法
C．控制变量的方法
D．猜想的思想方法
其中图（C）是测定万有引力常量的实验装置图，万有引力常量由卡文迪许在万有引力定律发现102年后利用扭秤装置测出的，在这个实验中利用到的物理规律有（ ）
A．牛顿运动定律 B．开普勒行星运动定律
C．有固定转轴力矩的平衡条件 D．光的反射定律
CD
B
8.卡文迪许利用如图所示的扭秤实验装置测量了引力常量G。为了测量石英丝极微小的扭转角，该实验装置中采取使“微小量放大”的主要措施是（ ）
A.减小石英丝的直径
B.增大T型架横梁的长度
C.利用平面镜对光线的反射
D.增大刻度尺与平面镜的距离
CD
9.如图所示为卡文迪许测定万有引力常量的实验示意图，关于这个实验正确的说法有（ ）
A．此装置须放在密闭的室内进行
B．T型架由细绳悬挂着
C．T型架扭转θ角时，由平面镜
M反射的光线也转动θ角
D．G值等于6.67×10-11N?m2/kg2。
AD
10.如图所示是卡文迪许通过实验研究得出万有引力恒量的实验装置示意图。已知T型架水平横梁长度为L，质量分别为m、m′的球，位于同一水平面，当横梁处于力矩平衡状态，测得m、m′连线长度r，
且与水平横梁垂直，同时测
得石英丝的扭转角度为θ，
由此得到扭转力矩kθ
(k为扭转系数且已知)，则引力常量的表达式G＝ 。
kθr2/mm'L