科教版物理必修二 万有引力定律（共20张PPT）
文档属性
| 名称 | 科教版物理必修二 万有引力定律（共20张PPT） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 1.5MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 教科版 | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2020-03-16 16:09:39 | ||
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文档简介
(共20张PPT)
第2节 万有引力定律
江苏省仪征中学
当下阻击疫情的进入决战时期,历史惊人的巧合,让我们追溯到1664-1665年期间，英国伦敦流行鼠疫，疫情非常严重，连大学都关闭了。牛顿不得不返回家乡乌尔索普隔离，在那里继续做他的研究。这段时间恰好给牛顿的科学研究创造了一个极好的机会。
灾难带来了“居家隔离”这样大的麻烦，但这短暂的时光却成为牛顿科学生涯中的黄金岁月,今天所学习的著名的“万有引力定律”便诞生于这段疫情期间。
万有引力定律：诞生于疫情，学习于疫情
一、对太阳与行星间引力的理解
活动一
1．苹果落地的原因？
2．月球绕地球做圆周运动的原因？
3．行星围绕太阳运动的向心力？
活动二
1．两个理想化模型？
(1)将行星绕太阳的椭圆运动看成匀速圆周运动．
(2)将天体看成质点，且质量集中在球心上．
与引力有关现象的思考
太阳与行星的引力推导
．
2．万有引力定律推导过程？
根据牛顿第三定律
F
m
M
F
m
M
F'
若令系数为G，则引力公式可改写为：
活动三
太阳与行星引力的推广
理论推导：
地球对苹果的引力与太阳对行星的引力是同一种性质的力,
则同样遵从“平方反比”律
思考：太阳对行星的引力与地球对月球的引力是否同一种力呢？
地球对苹果的引力和地球对月球的引力是否同一种力呢？
月—地检验：
苹果放在在月球轨道上受到的引力：
苹果在地球表面上受到的引力：
又因为r=60R，所以
F=ma
实际测量：月球绕地球做匀速圆周运动
经天文观察月球绕地球运动的周期
所以：
验证结论：两种计算结果一致，验证了地面上的重力与地球吸引月球的力是相同性质的力，
即“天上”“人间”的引力是相同性质的力.
mg
F引
月球
苹果
二、万有引力定律
1、内容：
自然界中任何两个物体都是互相吸引的，引力的大小跟这两个物体的质量的乘积成正比，跟它们的距离的二次方成反比.
表达式：
引力常量：G=6.67×10-11N·m2/kg2
2．适用条件：
（1）万有引力存在于任何两个物体之间；
公式针对两质点间的引力计算，r为两质点间距离。
（2）下列情形也适用：
两质量分布均匀的球体之间的引力计算，r为两球心间距离；
可以用于计算质点与均匀球体间的引力，r为质点与球心间距离；
两物体自身的尺寸远小于它们之间的距离，可以抽象为质点间的引力计算。
活动四
思考：
问题1、为什么通常两个人之间感受不到万有引力，
而太阳对行星的引力可以使行星围绕太阳运转？
问题2、两个质量都是1 kg的物体(可看成质点)，相距1 m时，两物体间的万有引力F＝ ，
1 kg物体的重力F′＝ ．
(已知引力常量G＝6.67×10－11 N·m2/kg2，重力加速度g＝10 m/s2)
6.67×10－11 N
10 N
问题3、太阳和地球之间的引力有多大？
大约等于3.5×1022N，这样大的力可以把它拉断直径是9000km的钢柱！
4、卡文迪许扭秤实验测定了引力常量G：
(2)证明了万有引力的存在；
(3)使万有引力定律有了真正的实用价值.
可用来测算天体的质量M与密度ρ
(1)G的物理意义——两质量各为1kg的物体相距1m时万有引力的大小.
3.万有引力的理解：
⑴普遍性：任何两个物体之间都存在引力，它是自然界基本相互作用之一。
⑵相互性：物体之间引力是相互的，符合牛顿第三定律。
(3)宏观性：天体之间或天体与物体之间才有意义；在微观世界中，万有引力可以忽略不计。
光源
平面镜
石英丝
刻度尺
若测得两个1kg的质点相距1m所受的引力F=？
三、地表附近的重力与万有引力——随地自转时
1、一般位置
mg
F引
F向
定则分解为重力mg与F向
F引按
mg
mg≈
F向
mg
mg
2、两极位置
3、赤道位置
总结：在地表附近随地球自转，无论
在什么位置 自转所需F向很小，
则近似认为：
mg≈
思考：
已知地球半径为R,地球质量为M,万有引力常量为G；
求距离地面的高度为h处，质量为m的物体所受的重力？
活动五
分析：
还可得此处重力加速度为：
解析 F′和F大小相等、方向相反，是作用力和反作用力，太阳对行星的引力提供行星绕太阳做圆周运动的向心力，故正确答案为B、D.
B.F和F′大小相等，是作用力与反作用力
C.F和F′大小相等，是同一个力
D.太阳对行星的引力提供行星绕太阳做圆周运动的向心力
√
√
×
×
BD
根据牛顿第三定律
例2 关于万有引力和万有引力定律的理解正确的是
A.不能看做质点的两物体间不存在相互作用的引力
√
解析 任何两个物体间都存在相互作用的引力，即万有引力，A错；
物体间万有引力与它们间距离r的二次方成反比，故r减小，它们之间引力增大，C对；
引力常量G是由卡文迪许首先精确测出的，D错.
×
×
×
C
例3 如图2所示，两球间的距离为r，两球的质量分布均匀，质量大小分别为m1、m2，半径大小分别为r1、r2，则两球间的万有引力大小为
√
图2
变式 如图所示，一个质量均匀分布的半径为R的球体对球外质点P的万有引力为F.如果在球体中央挖去半径为r的一部分球体，且r＝ ，则原球体剩余部分对质点P的万有引力变为
√
求 F1？
割补法巧妙应用
例4 火星半径是地球半径的 ，火星质量大约是地球质量的 ，那么地球表面上质量为50 kg的宇航员(在地球表面的重力加速度g取10 m/s2)
(1)在火星表面上受到的重力是多少？
答案 222.2 N
(2)若宇航员在地球表面能跳1.5 m高，那他在火星表面能跳多高？
答案 3.375 m
课堂总结：
三、重力与万有引力的关系
一、万有引力定律的推导
二、万有引力定律
1.内容及表达式
2.适用条件
3.万有引力的理解
4.卡文迪许扭秤实验测定引力常量G
谢谢聆听！
第2节 万有引力定律
江苏省仪征中学
当下阻击疫情的进入决战时期,历史惊人的巧合,让我们追溯到1664-1665年期间，英国伦敦流行鼠疫，疫情非常严重，连大学都关闭了。牛顿不得不返回家乡乌尔索普隔离，在那里继续做他的研究。这段时间恰好给牛顿的科学研究创造了一个极好的机会。
灾难带来了“居家隔离”这样大的麻烦，但这短暂的时光却成为牛顿科学生涯中的黄金岁月,今天所学习的著名的“万有引力定律”便诞生于这段疫情期间。
万有引力定律：诞生于疫情，学习于疫情
一、对太阳与行星间引力的理解
活动一
1．苹果落地的原因？
2．月球绕地球做圆周运动的原因？
3．行星围绕太阳运动的向心力？
活动二
1．两个理想化模型？
(1)将行星绕太阳的椭圆运动看成匀速圆周运动．
(2)将天体看成质点，且质量集中在球心上．
与引力有关现象的思考
太阳与行星的引力推导
．
2．万有引力定律推导过程？
根据牛顿第三定律
F
m
M
F
m
M
F'
若令系数为G，则引力公式可改写为：
活动三
太阳与行星引力的推广
理论推导：
地球对苹果的引力与太阳对行星的引力是同一种性质的力,
则同样遵从“平方反比”律
思考：太阳对行星的引力与地球对月球的引力是否同一种力呢？
地球对苹果的引力和地球对月球的引力是否同一种力呢？
月—地检验：
苹果放在在月球轨道上受到的引力：
苹果在地球表面上受到的引力：
又因为r=60R，所以
F=ma
实际测量：月球绕地球做匀速圆周运动
经天文观察月球绕地球运动的周期
所以：
验证结论：两种计算结果一致，验证了地面上的重力与地球吸引月球的力是相同性质的力，
即“天上”“人间”的引力是相同性质的力.
mg
F引
月球
苹果
二、万有引力定律
1、内容：
自然界中任何两个物体都是互相吸引的，引力的大小跟这两个物体的质量的乘积成正比，跟它们的距离的二次方成反比.
表达式：
引力常量：G=6.67×10-11N·m2/kg2
2．适用条件：
（1）万有引力存在于任何两个物体之间；
公式针对两质点间的引力计算，r为两质点间距离。
（2）下列情形也适用：
两质量分布均匀的球体之间的引力计算，r为两球心间距离；
可以用于计算质点与均匀球体间的引力，r为质点与球心间距离；
两物体自身的尺寸远小于它们之间的距离，可以抽象为质点间的引力计算。
活动四
思考：
问题1、为什么通常两个人之间感受不到万有引力，
而太阳对行星的引力可以使行星围绕太阳运转？
问题2、两个质量都是1 kg的物体(可看成质点)，相距1 m时，两物体间的万有引力F＝ ，
1 kg物体的重力F′＝ ．
(已知引力常量G＝6.67×10－11 N·m2/kg2，重力加速度g＝10 m/s2)
6.67×10－11 N
10 N
问题3、太阳和地球之间的引力有多大？
大约等于3.5×1022N，这样大的力可以把它拉断直径是9000km的钢柱！
4、卡文迪许扭秤实验测定了引力常量G：
(2)证明了万有引力的存在；
(3)使万有引力定律有了真正的实用价值.
可用来测算天体的质量M与密度ρ
(1)G的物理意义——两质量各为1kg的物体相距1m时万有引力的大小.
3.万有引力的理解：
⑴普遍性：任何两个物体之间都存在引力，它是自然界基本相互作用之一。
⑵相互性：物体之间引力是相互的，符合牛顿第三定律。
(3)宏观性：天体之间或天体与物体之间才有意义；在微观世界中，万有引力可以忽略不计。
光源
平面镜
石英丝
刻度尺
若测得两个1kg的质点相距1m所受的引力F=？
三、地表附近的重力与万有引力——随地自转时
1、一般位置
mg
F引
F向
定则分解为重力mg与F向
F引按
mg
mg≈
F向
mg
mg
2、两极位置
3、赤道位置
总结：在地表附近随地球自转，无论
在什么位置 自转所需F向很小，
则近似认为：
mg≈
思考：
已知地球半径为R,地球质量为M,万有引力常量为G；
求距离地面的高度为h处，质量为m的物体所受的重力？
活动五
分析：
还可得此处重力加速度为：
解析 F′和F大小相等、方向相反，是作用力和反作用力，太阳对行星的引力提供行星绕太阳做圆周运动的向心力，故正确答案为B、D.
B.F和F′大小相等，是作用力与反作用力
C.F和F′大小相等，是同一个力
D.太阳对行星的引力提供行星绕太阳做圆周运动的向心力
√
√
×
×
BD
根据牛顿第三定律
例2 关于万有引力和万有引力定律的理解正确的是
A.不能看做质点的两物体间不存在相互作用的引力
√
解析 任何两个物体间都存在相互作用的引力，即万有引力，A错；
物体间万有引力与它们间距离r的二次方成反比，故r减小，它们之间引力增大，C对；
引力常量G是由卡文迪许首先精确测出的，D错.
×
×
×
C
例3 如图2所示，两球间的距离为r，两球的质量分布均匀，质量大小分别为m1、m2，半径大小分别为r1、r2，则两球间的万有引力大小为
√
图2
变式 如图所示，一个质量均匀分布的半径为R的球体对球外质点P的万有引力为F.如果在球体中央挖去半径为r的一部分球体，且r＝ ，则原球体剩余部分对质点P的万有引力变为
√
求 F1？
割补法巧妙应用
例4 火星半径是地球半径的 ，火星质量大约是地球质量的 ，那么地球表面上质量为50 kg的宇航员(在地球表面的重力加速度g取10 m/s2)
(1)在火星表面上受到的重力是多少？
答案 222.2 N
(2)若宇航员在地球表面能跳1.5 m高，那他在火星表面能跳多高？
答案 3.375 m
课堂总结：
三、重力与万有引力的关系
一、万有引力定律的推导
二、万有引力定律
1.内容及表达式
2.适用条件
3.万有引力的理解
4.卡文迪许扭秤实验测定引力常量G
谢谢聆听！