6.2-6.3太阳与行星间的引力与万有引力定律-2020-2021学年高一下学期人教版物理必修2课件31 张PPT
文档属性
| 名称 | 6.2-6.3太阳与行星间的引力与万有引力定律-2020-2021学年高一下学期人教版物理必修2课件31 张PPT |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 1.3MB | ||
| 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 | 2021-04-01 08:05:41 | ||
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文档简介
6.2太阳与行星间的引力
6.3万有引力定律
{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}序号
知识目标
学法建议
课标要求
1
能利用开普勒定律和牛顿运动定律推导出太阳与行星之间的引力表达式
阅读课本
理解
2
万有引力定律的内容、含义及适用条件
阅读课本，联系生活
知道
3
卡文迪许扭秤实验
观看动画
了解
学习目标
开普勒第一定律(轨道定律)
所有的行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上。
开普勒第二定律(面积定律)
对于任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等的时间内扫过相等的面积。
开普勒第三定律(周期定律)
所有行星的轨道的半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等。
知识回顾
a3/ T2 =k
R 3/ T2 =k
运动学规律:
速度V大小不变， 方向变化
加速度an大小不变，方向变化
动力学规律:
F合=Fn=man
Fn大小不变，方向变化
匀速圆周运动
苹果和牛顿
1666年夏末一个温暖的夜晚，在英格兰林肯郡乌尔斯索普，一个腋下夹着一本书的年轻人走进他母亲的花园，坐在一棵树下，开始埋头读书。
当他翻动书页时，他头顶的树枝中有样东西晃动起来，一个历史上最著名的苹果落了下来，正好打在23岁的牛顿头上。恰巧在这天，牛顿正苦苦思考着一个问题：是什么力量使月球保持在环绕地球运行的轨道上？又是什么力量使行星保持在环绕太阳运行的轨道上？为什么这个打中他脑袋的苹果会坠落到地上？于是…….
一个伟大的定律——万有引力定律诞生了！
什么原因使行星绕太阳运动呢？
曲线运动—变速运动—加速度—合外力—引力
猜想：
伽利略
行星的运动是受到了来自太阳的类似于磁力的作用 ，与距离成反比。
行星的运动是太阳吸引的缘故，并且力的大小与到太阳距离的平方成反比。
在行星的周围有旋转的物质(以太)作用在行星上，使得行星绕太阳运动。
开普勒
笛卡尔
胡克
一切物体都有合并的趋势。这种趋势导致物体做圆周运动。
科学的足迹
当年牛顿在前人研究的基础上，并凭借其超凡的数学能力和坚定的信念，深入研究，最终发现了万有引力定律。
牛顿在 1676 年给友人的信中写道：
如果说我看的比别人更远，那是因为我站在巨人的肩膀上。
建立模型
诱思：行星的实际运动是椭圆运动，但我们还不了解椭圆运动规律，那应该怎么办？能把它简化成什么运动呢？
太阳
行星
a
行 星
轨道半长轴
a(106km)
轨道半短轴
b(106km)
水星
57.9
56.7
金星
108.2
108.1
地球
149.6
149.5
火星
227.9
226.9
木星
778.3
777.4
土星
1427.0
1424.8
天王星
2882.3
2879.1
海王星
4523.9
4523.8
八大行星轨道数据表
一.太阳对行星的引力
太阳
行星
r
太阳
行星
a
既然把行星绕太阳的运动简化为圆周运动。那么行星绕太阳的运动可看成匀速圆周运动还是变速圆周运动？
简
行星绕太阳做匀速圆周运动需要向心力，那什么力来提供向心力？ 这个力的方向怎么样？
太阳对行星的引力提供向心力，那这个力的大小有什么样的定量关系？
F
太阳
Ｍ
行星
ｍ
ｒ
v
消去 v
消去 T
讨论
行星运行速度v容易观测？
怎么办？
F
行星
太阳
F’
类比法
牛 三
F=G???????????????? (G是比例系数，与太阳行星都无关)
?
为什么行星不会飞离太阳?
行星和太阳之间存在引力!
为什么月球也不会飞离地球呢？
月球和地球之间存在引力
地球对月球的力，
地球对地面上物体的力，
太阳对行星的力，
是不是同一种力呢？
牛顿的思考：
万有引力定律的发现过程
苹果与月亮受到的力可能是同一种力!
可能是地球表面的重力延伸到月亮。
而且都是类似太阳与行星间的引力，它们都应遵从“与距离的二次方成反比”的关系。
牛顿的猜想：
证明：苹果、月亮受力
满足“平方反比”的关系
2
r
Mm
G
F
=
2
r
M
G
a
=
F
ma
=
牛顿第二定律：
一、月-地检验
当时已知的一些量：
地表重力加速度：g = 9.8m/s2
地球半径： R = 6400×103m
月亮周期： T = 27.3天≈2.36×106s
月亮轨道半径： r ≈ 60R
？
计算验证：
计算结果：
2
r
M
G
a
=
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，即
二、万有引力定律
2. 引力常量
1. 公式的适用条件
(1)可看成质点的两物体
(2)质量分布均匀的球体间，r 是两球心间的距离。
m1
m2
r
G=?
卡文迪许
已知m1、m2、r测量F
①数值： G=6.67×10-11 Nm2/kg2
②G值的物理含义：两个质量为1kg的物体相距1m时，它们之间万有引力为6.67×10-11 N
三、引力常量的测定
卡文迪许扭称实验
卡文迪许
意义
引力常量的普适性成为万有引力定律正确性的见证。
万有引力定律公式：
引力常量(卡文迪许“扭称实验”)
公式的适用条件
（1）可看成质点的两物体
（2）质量分布均匀球体间，r 是两球心间的距离。
课堂小结
1.关于万有引力，下列说法中正确得是：( )
A. 万有引力只有在天体之间才体现出来
B.一个苹果由于其质量很小，它受到地球的万有引力几乎可以忽略
C. 地球对人造卫星的万有引力远大于卫星对地球的万有力
D.地球表面的大气层是因为万有引力的约束而存在于地球表面附近
D
达标检测
2．关于万有引力的说法，正确的有( )
A．物体落到地面上，说明地球对物体有引力，物体对地球没有引力
B．万有引力定律是牛顿在总结前人研究的基础上发现的
C．地面上自由下落的苹果和天空中运行的月亮，受到的都是地球的万有引力
D．F=Gm1m2/r2中的G是一个比例常数，是没有单位的
BC
3．某实心均匀球半径为R，质量为M，在球外壳离球面h高处有一质量为m的质点，则其万有引力大小为( )
A．GMm／R2
B．GMm/(R+h)2
C．GMm／h2
D．GMm／(R2+h2)
B
4. (单选)两个行星的质量分别为m1和m2，绕太阳运行的轨道半径分别是r1和r2，若它们只受太阳引力的作用，那么这两个行星的向心加速度之比为( )
A. 1 B. C. D.
D
5. (单选)如图所示，两球的质量均匀分布，大小分别为 m1、 m2，则两球间的万有引力大小为( )
A. B.
C. D.
D
谢谢聆听！
6.3万有引力定律
{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}序号
知识目标
学法建议
课标要求
1
能利用开普勒定律和牛顿运动定律推导出太阳与行星之间的引力表达式
阅读课本
理解
2
万有引力定律的内容、含义及适用条件
阅读课本，联系生活
知道
3
卡文迪许扭秤实验
观看动画
了解
学习目标
开普勒第一定律(轨道定律)
所有的行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上。
开普勒第二定律(面积定律)
对于任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等的时间内扫过相等的面积。
开普勒第三定律(周期定律)
所有行星的轨道的半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等。
知识回顾
a3/ T2 =k
R 3/ T2 =k
运动学规律:
速度V大小不变， 方向变化
加速度an大小不变，方向变化
动力学规律:
F合=Fn=man
Fn大小不变，方向变化
匀速圆周运动
苹果和牛顿
1666年夏末一个温暖的夜晚，在英格兰林肯郡乌尔斯索普，一个腋下夹着一本书的年轻人走进他母亲的花园，坐在一棵树下，开始埋头读书。
当他翻动书页时，他头顶的树枝中有样东西晃动起来，一个历史上最著名的苹果落了下来，正好打在23岁的牛顿头上。恰巧在这天，牛顿正苦苦思考着一个问题：是什么力量使月球保持在环绕地球运行的轨道上？又是什么力量使行星保持在环绕太阳运行的轨道上？为什么这个打中他脑袋的苹果会坠落到地上？于是…….
一个伟大的定律——万有引力定律诞生了！
什么原因使行星绕太阳运动呢？
曲线运动—变速运动—加速度—合外力—引力
猜想：
伽利略
行星的运动是受到了来自太阳的类似于磁力的作用 ，与距离成反比。
行星的运动是太阳吸引的缘故，并且力的大小与到太阳距离的平方成反比。
在行星的周围有旋转的物质(以太)作用在行星上，使得行星绕太阳运动。
开普勒
笛卡尔
胡克
一切物体都有合并的趋势。这种趋势导致物体做圆周运动。
科学的足迹
当年牛顿在前人研究的基础上，并凭借其超凡的数学能力和坚定的信念，深入研究，最终发现了万有引力定律。
牛顿在 1676 年给友人的信中写道：
如果说我看的比别人更远，那是因为我站在巨人的肩膀上。
建立模型
诱思：行星的实际运动是椭圆运动，但我们还不了解椭圆运动规律，那应该怎么办？能把它简化成什么运动呢？
太阳
行星
a
行 星
轨道半长轴
a(106km)
轨道半短轴
b(106km)
水星
57.9
56.7
金星
108.2
108.1
地球
149.6
149.5
火星
227.9
226.9
木星
778.3
777.4
土星
1427.0
1424.8
天王星
2882.3
2879.1
海王星
4523.9
4523.8
八大行星轨道数据表
一.太阳对行星的引力
太阳
行星
r
太阳
行星
a
既然把行星绕太阳的运动简化为圆周运动。那么行星绕太阳的运动可看成匀速圆周运动还是变速圆周运动？
简
行星绕太阳做匀速圆周运动需要向心力，那什么力来提供向心力？ 这个力的方向怎么样？
太阳对行星的引力提供向心力，那这个力的大小有什么样的定量关系？
F
太阳
Ｍ
行星
ｍ
ｒ
v
消去 v
消去 T
讨论
行星运行速度v容易观测？
怎么办？
F
行星
太阳
F’
类比法
牛 三
F=G???????????????? (G是比例系数，与太阳行星都无关)
?
为什么行星不会飞离太阳?
行星和太阳之间存在引力!
为什么月球也不会飞离地球呢？
月球和地球之间存在引力
地球对月球的力，
地球对地面上物体的力，
太阳对行星的力，
是不是同一种力呢？
牛顿的思考：
万有引力定律的发现过程
苹果与月亮受到的力可能是同一种力!
可能是地球表面的重力延伸到月亮。
而且都是类似太阳与行星间的引力，它们都应遵从“与距离的二次方成反比”的关系。
牛顿的猜想：
证明：苹果、月亮受力
满足“平方反比”的关系
2
r
Mm
G
F
=
2
r
M
G
a
=
F
ma
=
牛顿第二定律：
一、月-地检验
当时已知的一些量：
地表重力加速度：g = 9.8m/s2
地球半径： R = 6400×103m
月亮周期： T = 27.3天≈2.36×106s
月亮轨道半径： r ≈ 60R
？
计算验证：
计算结果：
2
r
M
G
a
=
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，即
二、万有引力定律
2. 引力常量
1. 公式的适用条件
(1)可看成质点的两物体
(2)质量分布均匀的球体间，r 是两球心间的距离。
m1
m2
r
G=?
卡文迪许
已知m1、m2、r测量F
①数值： G=6.67×10-11 Nm2/kg2
②G值的物理含义：两个质量为1kg的物体相距1m时，它们之间万有引力为6.67×10-11 N
三、引力常量的测定
卡文迪许扭称实验
卡文迪许
意义
引力常量的普适性成为万有引力定律正确性的见证。
万有引力定律公式：
引力常量(卡文迪许“扭称实验”)
公式的适用条件
（1）可看成质点的两物体
（2）质量分布均匀球体间，r 是两球心间的距离。
课堂小结
1.关于万有引力，下列说法中正确得是：( )
A. 万有引力只有在天体之间才体现出来
B.一个苹果由于其质量很小，它受到地球的万有引力几乎可以忽略
C. 地球对人造卫星的万有引力远大于卫星对地球的万有力
D.地球表面的大气层是因为万有引力的约束而存在于地球表面附近
D
达标检测
2．关于万有引力的说法，正确的有( )
A．物体落到地面上，说明地球对物体有引力，物体对地球没有引力
B．万有引力定律是牛顿在总结前人研究的基础上发现的
C．地面上自由下落的苹果和天空中运行的月亮，受到的都是地球的万有引力
D．F=Gm1m2/r2中的G是一个比例常数，是没有单位的
BC
3．某实心均匀球半径为R，质量为M，在球外壳离球面h高处有一质量为m的质点，则其万有引力大小为( )
A．GMm／R2
B．GMm/(R+h)2
C．GMm／h2
D．GMm／(R2+h2)
B
4. (单选)两个行星的质量分别为m1和m2，绕太阳运行的轨道半径分别是r1和r2，若它们只受太阳引力的作用，那么这两个行星的向心加速度之比为( )
A. 1 B. C. D.
D
5. (单选)如图所示，两球的质量均匀分布，大小分别为 m1、 m2，则两球间的万有引力大小为( )
A. B.
C. D.
D
谢谢聆听！