物理必修ⅱ粤教版万有引力定律课件

1、234567891011121314一、对开普勒定律的进一步理解一、对开普勒定律的进一步理解151.1.从空间分布认识从空间分布认识: :行星的轨道都是椭行星的轨道都是椭圆圆, ,所有椭圆有一个共同的焦点所有椭圆有一个共同的焦点, ,太阳太阳就在此焦点上就在此焦点上. .因此第一定律又叫椭圆轨道定律因此第一定律又叫椭圆轨道定律, ,如图如图所示所示. .意义意义: :第一定律告诉我们第一定律告诉我们, ,尽管各行星的轨道大小不同尽管各行星的轨道大小不同, ,但但它们的共同规律是它们的共同规律是: :所有行星都沿椭圆轨道绕太阳运动所有行星都沿椭圆轨道绕太阳运动, ,太阳则位于所有椭圆的一个公共焦

2、点上太阳则位于所有椭圆的一个公共焦点上. .否定了行星圆形否定了行星圆形轨道的说法，建立了正确的轨道理论，给出了太阳准确轨道的说法，建立了正确的轨道理论，给出了太阳准确的位置的位置. .162.2.从速度大小认识从速度大小认识: :行星靠近太阳时速行星靠近太阳时速度增大度增大, ,远离太阳时速度减小远离太阳时速度减小. .近日点近日点速度最大，远日点速度最小速度最大，远日点速度最小. .因此第因此第二定律又叫面积定律二定律又叫面积定律, ,如图所示如图所示. .173.3.对对 的认识的认识: :第三定律反映了行第三定律反映了行星公转周期跟轨道半长轴之间的关系星公转周期跟轨道半长轴之间的关系.

3、 .椭圆轨道半长轴越长的行星椭圆轨道半长轴越长的行星, ,其公转周其公转周期越大期越大; ;反之反之, ,其公转周期越小其公转周期越小. .在图在图中中, ,半长轴是半长轴是ABAB间距的一半间距的一半,T,T是公转周期是公转周期. .其中常数其中常数k k与行星与行星无关，只与太阳有关无关，只与太阳有关. .因此第三定律又叫周期定律，如图所因此第三定律又叫周期定律，如图所示示. .32akT18 开普勒三定律是行星绕太阳运动的总结开普勒三定律是行星绕太阳运动的总结定律，实践表明该定律也适用于其他天体的运动，如月定律，实践表明该定律也适用于其他天体的运动，如月球绕地球运动、卫星绕木星运动，甚至

4、是人造卫星绕地球绕地球运动、卫星绕木星运动，甚至是人造卫星绕地球运动等球运动等. .19【典例典例1 1】(2011(2011温州高一检测温州高一检测)()(双选双选) )关于行星绕太阳关于行星绕太阳运动，下列说法正确的是运动，下列说法正确的是( )( )A.A.行星在椭圆轨道上绕太阳运动的过程中，其速度与行行星在椭圆轨道上绕太阳运动的过程中，其速度与行星和太阳之间的距离有关，距离小时速度小，距离大时星和太阳之间的距离有关，距离小时速度小，距离大时速度大速度大B.B.所有行星在椭圆轨道上绕太阳运动，太阳在椭圆轨道所有行星在椭圆轨道上绕太阳运动，太阳在椭圆轨道的一个焦点上的一个焦点上C.C.所有

5、行星绕太阳运动的周期都是相等的所有行星绕太阳运动的周期都是相等的D.D.行星之所以在椭圆轨道上绕太阳运动，是由于太阳对行星之所以在椭圆轨道上绕太阳运动，是由于太阳对行星的引力作用行星的引力作用20 【解题指导解题指导】求解本题应把握以下三点：求解本题应把握以下三点：21【标准解答标准解答】选选B B、D.D.由开普勒第一定律知所有行星绕太由开普勒第一定律知所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上，阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上，B B正确；由开普勒第二定律知行星离太阳距离小时速度大，正确；由开普勒第二定律知行星离太阳距离小时速度大，距离大时速度小，距离大时速度

6、小，A A错误；由开普勒第三定律知所有行星错误；由开普勒第三定律知所有行星的半长轴的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相的半长轴的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等，等，C C错误；行星绕太阳做曲线运动，说明行星的合力不错误；行星绕太阳做曲线运动，说明行星的合力不为零，而行星仅受太阳的引力作用，故为零，而行星仅受太阳的引力作用，故D D正确正确. .22【变式训练变式训练】(2011(2011温州高一检测温州高一检测) )关于行星绕太阳运关于行星绕太阳运动动, ,下列说法中正确的是下列说法中正确的是( )( )A.A.所有行星都在同一椭圆轨道上绕太阳运动所有行星都在同一椭圆轨道上绕太阳

7、运动B.B.行星绕太阳运动时太阳位于行星轨道的中心处行星绕太阳运动时太阳位于行星轨道的中心处C.C.离太阳越近的行星运动周期越长离太阳越近的行星运动周期越长D.D.所有行星的轨道的半长轴的三次方跟公转周期的二次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方的比值都相等23【解析解析】选选D.D.由开普勒第三定律知由开普勒第三定律知, ,所有行星的半长轴的所有行星的半长轴的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等，而各个三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等，而各个行星的公转周期不同，故它们的轨道半长轴不同，行星的公转周期不同，故它们的轨道半长轴不同，A A、C C错，错，D

8、D对；由开普勒第一定律知所有行星绕太阳运动的轨对；由开普勒第一定律知所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上，道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上，B B错错. .24二、万有引力定律的理解二、万有引力定律的理解251.1.万有引力的万有引力的“四性四性”26272.2.万有引力定律公式的适用条件万有引力定律公式的适用条件 适用于计算两个质点间的相互作用，但对于下适用于计算两个质点间的相互作用，但对于下述几类情况，也可用该公式计算：述几类情况，也可用该公式计算：(1)(1)两个质量分布均匀的球体间的相互作用，可用公式计两个质量分布均匀的球体间的相互作用，可用公式计算，其中算，

9、其中r r是两个球体球心间的距离是两个球体球心间的距离. .(2)(2)一个均匀球体与球外一个质点间的万有引力，可用公式一个均匀球体与球外一个质点间的万有引力，可用公式计算，其中计算，其中r r为球心到质点间的距离为球心到质点间的距离. .(3)(3)两个物体间的距离远大于物体本身的大小时物体的大小两个物体间的距离远大于物体本身的大小时物体的大小可以忽略，公式也近似适用可以忽略，公式也近似适用. .122m mFGr28 (1) (1)任何物体间的万有引力都是同种性任何物体间的万有引力都是同种性质的力质的力. .(2)(2)任何物体间都存在万有引力，但在用万有引力定律公任何物体间都存在万有引力

10、，但在用万有引力定律公式计算时，要注意是否满足条件，不能机械套用式计算时，要注意是否满足条件，不能机械套用. .29【典例典例2 2】两个质量大小相等的实心小铁球紧靠在一起，两个质量大小相等的实心小铁球紧靠在一起，它们之间的万有引力为它们之间的万有引力为F F，若两个半径是小铁球，若两个半径是小铁球2 2倍的实倍的实心大铁球紧靠在一起，则它们之间的万有引力为心大铁球紧靠在一起，则它们之间的万有引力为( )( )A. B.4F C.8F D.16FA. B.4F C.8F D.16F 【解题指导解题指导】准确判定小铁球与大铁球的质量、球准确判定小铁球与大铁球的质量、球心距离关系是解决本题的关键心

11、距离关系是解决本题的关键. .F430【标准解答标准解答】选选D.D.由万有引力定律可求小铁球之间的万有由万有引力定律可求小铁球之间的万有引力引力 小铁球质量小铁球质量 大铁球质大铁球质量量M=M= (2r) (2r)3 3，即，即M=8mM=8m，故两大铁球间的万有引力，故两大铁球间的万有引力 故故D D正确正确. .222mmmFGG4r2r,34mr3, 432228m 8mmFG16G16F2 2r4r,() 31【规律方法规律方法】万有引力的计算技巧万有引力的计算技巧在计算两个物体间的万有引力时，首先分析条件，物体能在计算两个物体间的万有引力时，首先分析条件，物体能否被看成质点，或所

12、求的是不是质量分布均匀的两球体间否被看成质点，或所求的是不是质量分布均匀的两球体间的万有引力，然后再将数据代入表达式的万有引力，然后再将数据代入表达式 进行计进行计算；另外特别注意的是，在求质量分布均匀的两球体算；另外特别注意的是，在求质量分布均匀的两球体( (如两如两个天体个天体) )间的万有引力时，公式中的间的万有引力时，公式中的r r为两球心间的距离为两球心间的距离. .122m mFGr32【变式训练变式训练】(2011(2011合肥高一检测合肥高一检测)()(双选双选) )对于质量分别对于质量分别为为m m1 1和和m m2 2的两个物体间万有引力的表达式的两个物体间万有引力的表达式

13、 下列下列说法正确的是说法正确的是( )( )A.A.公式中的公式中的G G是引力常量，它是由实验测得的，而不是人为是引力常量，它是由实验测得的，而不是人为规定的规定的B.B.当两个物体间的距离当两个物体间的距离r r趋于零时，万有引力趋于无穷大趋于零时，万有引力趋于无穷大C.mC.m1 1与与m m2 2受到的万有引力总是大小相等的，而与受到的万有引力总是大小相等的，而与m m1 1、m m2 2是否是否相等无关相等无关D.mD.m1 1与与m m2 2受到的万有引力总是大小相等，方向相反，是一受到的万有引力总是大小相等，方向相反，是一对平衡力对平衡力122m mFGr,33【解析解析】选选

14、A A、C.C.引力常量引力常量G G是由英国物理学家卡文迪许是由英国物理学家卡文迪许运用扭秤实验测定出来的，所以运用扭秤实验测定出来的，所以A A正确；当两物体间的距正确；当两物体间的距离离r r趋于零时，已不再满足万有引力定律，不能通过公式趋于零时，已不再满足万有引力定律，不能通过公式分析，其间的万有引力为有限值，分析，其间的万有引力为有限值，B B错误；两个物体之间错误；两个物体之间的万有引力是一对作用力与反作用力，它们总是大小相的万有引力是一对作用力与反作用力，它们总是大小相等、方向相反，分别作用在两个物体上，不是平衡力，等、方向相反，分别作用在两个物体上，不是平衡力，故故C C正确、

15、正确、D D错误错误. .34三、万有引力与重力的关系三、万有引力与重力的关系351.1.重力为地球引力的分力重力为地球引力的分力如图所示，设地球的质量为如图所示，设地球的质量为M M，半径为，半径为R R，A A处物体的质量为处物体的质量为m m，则物体受到地球的，则物体受到地球的吸引力为吸引力为F F，方向指向地心，方向指向地心O O，由万有引，由万有引力公式得力公式得图中图中F F1 1为物体随地球自转做圆周运动的向为物体随地球自转做圆周运动的向心力心力,F,F2 2就是物体的重力就是物体的重力mg,mg,故一般情况下故一般情况下2MmFGR.2MmmgGR.362.2.重力和万有引力间

16、的大小关系重力和万有引力间的大小关系(1)(1)重力与纬度的关系重力与纬度的关系在赤道上的物体：在赤道上的物体：mg= -mRmg= -mR2 2( (物体受万有引力和物体受万有引力和地面对物体的支持力地面对物体的支持力F FN N的作用，其合力充当向心力，的作用，其合力充当向心力，F FN N的大的大小等于物体的重力的大小，小等于物体的重力的大小，为地球自转的角速度为地球自转的角速度).).在地球两极处：由于在地球两极处：由于F F向向=0=0，故，故mg= .mg= .地面上其他位置：重力地面上其他位置：重力mg mgggg，C C错，错，D D对对. .2MmmgGr1122mmmgGg

17、Grr, 、48【易错分析易错分析】常见错误选项及错误原因分析如下：常见错误选项及错误原因分析如下：491.1.哪位科学家第一次对天体做圆周运动产生了怀疑哪位科学家第一次对天体做圆周运动产生了怀疑( )( )A.A.布鲁诺布鲁诺 B.B.伽利略伽利略 C.C.开普勒开普勒 D.D.第谷第谷【解析解析】选选C.C.开普勒根据第谷的观测数据及个人的理论开普勒根据第谷的观测数据及个人的理论分析，对前人提出的天体做圆周运动的说法产生了怀疑，分析，对前人提出的天体做圆周运动的说法产生了怀疑，并认为所有行星的运动轨道都是椭圆，并认为所有行星的运动轨道都是椭圆，C C正确正确. .502.(2.(双选双选)

18、 )关于开普勒第三定律中的公式关于开普勒第三定律中的公式 下列说法中下列说法中正确的是正确的是( )( )A.kA.k值对所有的天体都相同值对所有的天体都相同B.B.该公式适用于围绕太阳运行的所有行星该公式适用于围绕太阳运行的所有行星C.C.该公式也适用于围绕地球运行的所有卫星该公式也适用于围绕地球运行的所有卫星D.D.以上说法都不对以上说法都不对【解析解析】选选B B、C.C.开普勒第三定律公式开普勒第三定律公式 中的中的k k只与中只与中心天体有关心天体有关, ,对于不同的中心天体对于不同的中心天体,k,k不同不同,A,A错错. .此公式虽由此公式虽由行星运动规律总结所得行星运动规律总结所

19、得, ,但它也适用于其他天体的运动但它也适用于其他天体的运动, ,包包括卫星绕地球的运动括卫星绕地球的运动,B,B、C C对对,D,D错错. .32akT,32akT513.3.关于万有引力，下列说法正确的是关于万有引力，下列说法正确的是( )( )A.A.万有引力只有在天体与天体之间才能明显表现出来万有引力只有在天体与天体之间才能明显表现出来B.B.一个苹果由于其质量很小，所以它受的万有引力几乎一个苹果由于其质量很小，所以它受的万有引力几乎可以忽略可以忽略C.C.地球对人造卫星的万有引力远大于卫星对地球的万有地球对人造卫星的万有引力远大于卫星对地球的万有引力引力D.D.地球表面的大气层是因为万有引力的约束而存在于地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的球表面附近的52【解析解析】选选D.D.由月由月地检验可知：自然界中任何两个物地检验可知：自然界中任何两个物体间都有相同的引力作用，故体间都有相同的引力作用，故A