人教版（2019）高一物理必修二第七章 7.2.万有引力定律课件（共36张PPT）

2　万有引力定律
第七章　万有引力与宇宙航行
1.知道太阳对行星的引力提供了行星做圆周运动的向心力，能利用开普勒第三定律、牛顿运动定律推导出太阳与行星之间引力的表达式.
2.了解月—地检验的内容和作用.
3.理解万有引力定律内容、含义及适用条件.
4.认识引力常量测定的重要意义，能应用万有引力定律解决实际问题.
学习目标
梳理教材　夯实基础
探究重点　提升素养
随堂演练　逐点落实
内容索引
NEIRONGSUOYIN
梳理教材　夯实基础
01
行星绕太阳的运动可看作匀速圆周运动.设行星的质量为m，速度为v，行星到太阳的距离为r.
天文观测测得行星公转周期为T，则
行星与太阳间的引力
一
月—地检验
二
2.验证：(1)苹果自由落体加速度a苹＝g＝9.8 m/s2.
(2)月球中心距地球中心的距离r＝3.8×108 m.
月球公转周期T＝27.3 d≈2.36×106 s
3.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 的规律.
2.7×10－3
2.8×10－4
相同
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 ，引力的大小与物体的 成正比，与它们之间 成反比.
2.表达式： ，其中G叫作引力常量.
万有引力定律
三
连线上
质量m1和m2的乘积
距离r的二次方
牛顿得出了万有引力与物体质量及它们之间距离的关系，但没有测出引力常量G.
英国物理学家 通过实验推算出引力常量G的值.通常情况下取G＝_______
N·m2/kg2.
引力常量
四
卡文迪什
6.67×
10－11
即学即用
1.判断下列说法的正误.
(1)万有引力不仅存在于天体之间，也存在于普通物体之间.(　　)
(2)牛顿发现了万有引力定律，并测出了引力常量.(　　)
(3)质量一定的两个物体，若距离无限小，它们间的万有引力趋于无限大.(　　)
(4)把物体放在地球中心处，物体受到的引力无穷大.(　　)
(5)由于太阳质量大，太阳对行星的引力大于行星对太阳的引力.(　　)
√
×
×
×
×
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＝___________ N，其中一个物体的重力F′＝____ N，万有引力F与重力F′的比值为___________.(已知引力常量G＝6.67×10－11 N·m2/kg2，取重力加速度g＝10 m/s2)
6.67×10－11
10
6.67×10－12
探究重点　提升素养
02
对太阳与行星间引力的理解
一
导学探究
1.是什么原因使行星绕太阳运动？
答案　太阳对行星的引力使行星绕太阳运动.
2.在推导太阳与行星间的引力时，我们对行星的运动怎么简化处理的？用了哪些知识？
答案　将行星绕太阳的椭圆运动看成匀速圆周运动.在推导过程中，用到了向心力公式、开普勒第三定律及牛顿运动定律.
知识深化
万有引力定律的得出过程
√
√
解析　由于力的作用是相互的，则F′和F大小相等、方向相反，是作用力与反作用力，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.
万有引力定律
二
导学探究
(1)通过月—地检验结果表明，地面物体所受地球的引力、月球所受地球的引力，与太阳、行星间的引力遵从相同的规律.一切物体都存在这样的引力，如图1，那么，为什么通常两个人(假设两人可看成质点，质量均为100 kg，相距1 m)间的万有引力我们却感受不到？
图1
(2)地球对人的万有引力与人对地球的万有引力大小相等吗？
答案　相等.它们是一对相互作用力.
知识深化
1.万有引力定律表达式：F＝G ，G＝6.67×10－11 N·m2/kg2.
2.万有引力定律公式适用的条件
(1)两个质点间的相互作用.
(2)一个均匀球体与球外一个质点间的相互作用，r为球心到质点的距离.
(3)两个质量均匀的球体间的相互作用，r为两球心间的距离.
例2　关于万有引力和万有引力定律的理解正确的是
A.不能看作质点的两物体间不存在相互作用的引力
D.引力常量的大小是牛顿首先测出来的，且约等于6.67×10－11 N·m2/kg2
√
解析　任何两物体间都存在相互作用的引力，故称万有引力，A错；
物体间的万有引力与它们之间距离r的二次方成反比，故r减小，它们之间的引力增大，C对；
引力常量G是由卡文迪什首先精确测出的，D错.
例3　如图2所示，两球间的距离为r0.两球的质量分布均匀，质量分别为m1、m2，半径分别为r1、r2，则两球间的万有引力大小为
图2
√
例4　(2019·江川二中高一期末)一个质量均匀分布的球体，半径为2r，在其内部挖去一个半径为r的球形空穴，其表面与球面相切，如图3所示.已知挖去小球的质量为m，在球心和空穴中心连线上，距球心d＝6r处有一质量为m2的
质点，求：
(1)被挖去的小球挖去前对m2的万有引力为多大？
图3
解析　被挖去的小球挖去前对m2的万有引力为
(2)剩余部分对m2的万有引力为多大？
重力和万有引力的关系
三
1.物体在地球表面上所受引力与重力的关系：
除两极以外，地面上其他点的物体，都围绕地轴做圆周运动，这就需要一个垂直于地轴的向心力.地球对物体引力的一个分力F′提供向心力，另一个分力为重力G，如图4所示.
图4
(2)当物体在赤道上时：
F′＝mω2R最大，此时重力最小
(3)从赤道到两极：随着纬度增加，向心力F′＝mω2R′减小，F′与F引夹角增大，所以重力G在增大，重力加速度增大.
因为F′、F引、G不在一条直线上，重力G与万有引力F引方向有偏差，重力大小
mg2.重力与高度的关系
若距离地面的高度为h，则mg′＝G (R为地球半径，g′为离地面h高度处的重力加速度).在同一纬度，距地面越高，重力加速度越小.
3.特别说明
(1)重力是物体由于地球吸引产生的，但重力并不是地球对物体的引力.
(2)在忽略地球自转的情况下，认为mg＝G .
例5　(多选)万有引力定律能够很好地将天体运行规律与地球上物体运动规律具有的内在一致性统一起来.用弹簧测力计称量一个相对于地球静止的质量为m的小物体的重力，随称量位置的变化可能会有不同的结果.已知地球质量为M，引力常量为G.将地球视为半径为R、质量均匀分布的球体.下列说法正确的是
√
√
(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
随堂演练　逐点落实
03
1.(对万有引力定律的理解)(2019·武威第十八中学高一期末)对于万有引力定律的表达式F＝G ，下列说法正确的是
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趋近于零时，万有引力趋于无穷大
C.对于m1与m2间的万有引力，质量大的受到的引力大
D.m1与m2受到的引力是一对平衡力
1
2
3
4
√
解析　万有引力定律的表达式F＝G ，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，选项A正确；
1
2
3
4
当r趋近于零时，万有引力定律表达式不再适用，选项B错误；
m1与m2间的万有引力是相互作用力，两物体受到的万有引力是等大反向的，选项C错误；
m1与m2受到的引力是一对相互作用力，因作用在两个物体上，故不是平衡力，选项D错误.
2.(月—地检验)(2018·北京卷)若想检验“使月球绕地球运动的力”与“使苹果落地的力”遵循同样的规律，在已知月地距离约为地球半径60倍的情况下，需要验证
1
2
3
4
√
3.(万有引力定律的简单应用)两个完全相同的实心均质小铁球紧靠在一起，它们之间的万有引力为F.若将两个用同种材料制成的半径是小铁球2倍的实心大铁球紧靠在一起，则两个大铁球之间的万有引力为
A.2F B.4F
C.8F D.16F
1
2
3
4
√
4.(重力加速度的计算)据报道，在太阳系外发现了首颗“宜居”行星，设其质量为地球质量的k倍，其半径为地球半径的p倍，由此可推知该行星表面的重力加速度与地球表面重力加速度之比为
1
2
3
4
√