《万有引力定律》万有引力与宇宙航行PPT优质课件

《万有引力定律》万有引力与宇宙航行PPT优质课件

第一部分内容：核心素养目标

物理观念

理解太阳与行星间引力的存在，掌握万有引力定律的内容及其表达式。

科学思维

根据开普勒行星运动定律和牛顿第三定律推导出太阳与行星间的引力公式，通过月—地检验等将太阳与行星间的引力推广为万有引力定律，掌握万有引力表达式的适用条件及应用。

科学态度与责任

严谨的科学态度，求真、求简的科学精神与方法，探求宇宙真理的热情。

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万有引力定律PPT，第二部分内容：课前学习

知识点一　行星与太阳间的引力

[观图助学]

(1)为什么苹果从树上落向地面而不飞上天空？

(2)在我们周围物体都要受到地球引力的作用，那么地球也受到太阳的引力作用吗？为什么地球不会落到太阳的表面，而是环绕太阳转动？

1.推导过程

如右图所示，设行星的质量为m，速度为v，行星与太阳间的距离为r，则行星绕太阳做匀速圆周运动的向心力为F＝__________①

天文观测可以测得行星公转的周期T，并据此可求出行星的速度v＝_________②联立①②整理后得F＝___________③

2.表达式：F＝Gm太mr2

式中量G与太阳、行星都没有关系。太阳与行星间引力的方向沿着二者的连线。

苹果落向地面是地球对苹果的引力造成的。

正是因为太阳的引力作用，行星才能环绕太阳转动。

知识点二　月—地检验

[观图助学]

地球对卫星的引力与月球对“嫦娥二号”的引力性质是否相同？遵守的规律是否相同？

[思考判断]

(1)月球绕地球做匀速圆周运动是因为月球受力平衡。( )

(2)月球做圆周运动的向心力是由地球对它的引力产生的。( )

(3)地球对月球的引力与地面上的物体所受的地球的引力是两种不同性质的力。( )

知识点四　引力常量

1.引力常量的测定

英国物理学家卡文迪什在实验室里通过扭秤装置，比较准确地得出了G值，当时测得G＝6.745×10－11 N·m2/kg2。国际科技数据委员会2014年的推荐值G＝6.674 08(31)×10－11 N·m2/kg2，通常取G＝6.67×10－11 N·m2/kg2。

2.引力常量测定的意义

(1)卡文迪什利用扭秤装置通过改变小球的质量和距离，证实了万有引力的存在及万有引力定律的正确性。

(2)引力常量的普适性成了万有引力定律正确性的有力证据。

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万有引力定律PPT，第三部分内容：核心探究

核心要点一　　万有引力定律的理解

[问题探究]

太阳与行星之间、地球与月球之间以及任何物体之间都存在万有引力。

(1)公式F＝Gm1m2r2中r的含义是什么？

(2)任何两个物体之间的万有引力都能利用公式F＝Gm1m2r2计算出来吗？

[探究归纳]　

1.对万有引力定律表达式F＝Gm1m2r2的说明

(1)引力常量G：G＝6.67×10－11 N·m2/kg2；其物理意义为：引力常量在数值上等于两个质量都是1 kg的质点相距1 m时的相互吸引力。

(2)距离r：公式中的r是两个质点间的距离，对于质量均匀分布的球体，就是两球心间的距离。

2.F＝Gm1m2r2的适用条件

(1)万有引力定律公式适用于计算质点间的相互作用，当两个物体间的距离比物体本身的尺度大得多时，可用此公式近似计算两物体间的万有引力。

(2)质量分布均匀的球体间的相互作用，可用此公式计算，式中r是两个球体球心间的距离。

(3)一个均匀球体与球外一个质点的万有引力也可用此公式计算，式中的r是球体球心到质点的距离。

3.万有引力的四个特性

[针对训练1] (多选)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

B.只有能看作质点的两物体间的引力才能用F＝计算

C.由F＝知，两物体间距离r减小时，它们之间的引力增大

D.引力常量G的测出，证明了万有引力定律的正确性

核心要点二　万有引力定律的简单应用

1.任何两个物体间都存在着万有引力，但F＝Gm1m2r2有其适用范围，在计算万有引力的大小时注意判断是否符合适用条件。

2.在应用万有引力定律表达式F＝Gm1m2r2进行有关计算时，r是指两质点(或两球心，或质点与球心)之间的距离，而不是两物体(球)之间的距离。

[试题案例]

[例2] (多选)(2019·河北武邑中学期中考试)在讨论地球潮汐成因时，地球绕太阳运行的轨道与月球绕地球运行的轨道均可视为圆轨道。已知太阳质量约为月球质量的2.7×107倍，地球绕太阳运行的轨道半径约为月球绕地球运行的轨道半径的400倍。关于太阳和月球对地球上相同质量海水的引力，下列说法正确的是(　　)

A.太阳引力远大于月球引力

B.太阳引力与月球引力相差不大

C.月球对不同区域海水的引力大小相等

D.月球对不同区域海水的引力大小有差异

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