2021高中物理人教版必修第二册课件：第七章万有引力与宇宙航行-第2节万有引力定律-

7.2万有引力定律2021高中物理人教版必修第二册课件：第七章万有引力与宇宙航行-第2节万有引力定律-1(1)理解太阳与行星间引力的存在;(2)能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表达式;(3)了解万有引力定律得出的思路和过程，理解万有引力定律的含义，掌握万有引力定律的公式;(4)知道任何物体间都存在着万有引力，且遵循相同的规律。学习目标(1)理解太阳与行星间引力的存在;学习目标2知识回顾：开普勒三定律

开普勒第一定律——轨道定律所有行星都分别在大小不同的椭圆轨道上围绕太阳运动，太阳是在这些椭圆的一个焦点上;开普勒第二定律——面积定律对每个行星来说，太阳和行星的连线在相等的时间扫过相等的面积;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.太阳行星ba知识回顾：开普勒三定律所有行星都分别在大小不同的椭圆轨道上围3问题探究:行星为什么绕太阳如此和谐而又有规律地做椭圆运动？

问题探究:行星为什么绕太阳如此和谐而又有规律地做椭圆运动？4科学足迹伽利略一切物体都有合并的趋势。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。开普勒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笛卡尔胡克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。科学足迹伽利略一切物体都有合并的趋势。行星的运动是受到了来自5牛顿：牛顿(1643—1727)英国著名的物理学家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。牛顿：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6建立模型：

太阳行星a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？建立模型：太阳行星a诱思：行星的实际运动是椭圆运动，但我们还7太阳行星a简化太阳行星r诱思：既然把行星绕太阳的运动简化为圆周运动。那么行星绕太阳运动可看成匀速圆周运动还是变速圆周运动？行星绕太阳做匀速圆周运动需要向心力，那什么力来提供做向心力？这个力的方向怎么样？太阳行星a简化太阳行星r诱思：既然把行星绕太阳的运动简化为圆8F太阳Ｍ行星ｍｒＶ诱思：太阳对行星的引力提供向心力，那这个力大小有什么样的定量关系呢？F太阳行星ｒＶ诱思：9消去v行星运行速度v不容易观测？怎么办？消去T讨论科学探究：消去v行星运行速度v不容易观测？怎么办？消去T讨论科学探究：10太阳对行星的引力:关系式中m是受力天体还是施力天体的质量？结论：太阳对行星的引力跟受力星体的质量成正比，与行星、太阳距离的二次方成反比.太阳对行星的引力:关系式中m是受力天体还是施力天体的质量？结11行星对太阳的引力:太阳对行星的引力跟受力星体的质量成正比，与行星、太阳距离的二次方成反比.类比法牛三行星对太阳的引力F′跟太阳的质量成正比，与行星、太阳距离的二次方成反比.F行星太阳F′行星对太阳的引力:太阳对行星的引力跟受力星体的质量成正比，与12万有引力定律：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连线上，引力的大小跟这两个物体的质量m1和m2的乘积成正比，跟它们的距离r的二次方成反比。2、公式其中G=6.67×10-11N·m2/kg2——引力常量万有引力定律：1、内容：自然界中任何两个物体都相互吸引，引力13引力恒量的测定:装置介绍:T形架、石英丝、镜尺、M球和m球⑵测量原理介绍:扭秤达到平衡时,引力矩等于石英丝的阻力矩.石英丝转角可由镜尺测出,由石英丝转角可知扭力矩等于引力矩,从而可测得万有引力,进而可测引力恒量G.引力恒量的测定:装置介绍:T形架、石英丝、镜尺、M球和m球⑵14公式的适用条件：1.万有引力存在于一切物体之间，但万有引力公式适用于质点间的引力大小的计算.r为质点间的距离，两物体的形状和大小对其间距的影响可忽略不计，r≫R;2.两质量分布均匀的球体之间的引力，也可用上述公式计算，且r为两球心间距离；3.一个质量分布均匀的球体与球外一个质点间的万有引力，r为球心到质点间的距离。m1m2r公式的适用条件：1.万有引力存在于一切物体之间，但万有引力公15万有引力的性质：1.普遍性万有引力存在于任何两个有质量的物体之间,它是自然界中物质间基本的相互作用之一2.宏观性一般物体之间虽然存在万有引力，但是很小，只有天体与物体之间或天体之间万有引力才比较显著，因此，涉及天体运动时。才考虑万有引力3.相互性万有引力的作用是相互的，符合牛顿第三定律4.独立性两物体间的万有引力只与它们本身的质量和它们间的距离有关，与周围有无其他物质无关万有引力的性质：1.普遍性16题1［2019•广东仲元中学高一检测］为了将天上的力和地上的力统一起来，牛顿进行了著名的“月—地检验”。“月—地检验”比较的是（）A.月球表面上物体的重力加速度和地球公转的向心加速度B.月球表面上物体的重力加速度和地球表面上物体的重力加速度C.月球公转的向心加速度和地球公转的向心加速度D.月球公转的向心加速度和地球表面上物体的重力加速度

常考题型题组一月----地检验D【解析】“月—地检验”比较的是月球绕地球公转的向心加速度和地球表面上物体的重力加速度，得出天上的力和地上的力是统一的。【点评】知道物理学史，知道物理学家在对应科学研究中的主要步骤和采用的物理方法。题1［2019•广东仲元中学高一检测］为了将天上的力和地上的17

B

B

18题组二

对万有引力定律的理解

C题组二对万有引力定律的理解

C19题4［2019·全国Ⅱ卷］2019年1月，我国嫦娥四号探测器成功在月球背面软着陆。在探测器“奔向”月球的过程中，用h表示探测器与地球表面的距离，F表示它所受的地球引力，能够描述F随h变化关系的图象是（）

A

B

CDD

题4［2019·全国Ⅱ卷］2019年1月，我国嫦娥四号探测器20题5［2020·山东青岛一中检测］已知太阳质量为M，地球的质量为m1，月球的质量为m2，当发生日食时，太阳、月球、地球几乎在同一直线上，且月球位于太阳与地球中间，如图所示。设月球到太阳的距离为a，到地球的距离为b，则太阳对地球的引力F1和太阳对月球的引力F2的大小之比为多少？

题5［2020·山东青岛一中检测］已知太阳质量为M，地球的质21题组三万有引力定律的简单应用题6［2019•河南周口中英文学校高一检测］一名航天员来到一个星球上，如果星球的质量是地球质量的一半，它的直径是地球直径的一半，那么这名航天员在该星球上所受到的万有引力的大小是他在地球上所受万有引力大小的（）A. B. C.2.0倍 D.4.0倍

C题组三万有引力定律的简单应用题6［2019•河南周口中英文22题7如图所示，一个质量分布均匀的半径为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=，则球体剩余部分对质点P的万有引力变为（）

A. B. C. D.C

题7如图所示，一个质量分布均匀的半径为R的球体对球外质点P23题8［2019·广东仲元中学高一检测］地球的半径为R，某卫星在地球表面附近所受万有引力为F，则该卫星在离地面高度约6R的轨道上受到的万有引力约为（）A.6F B.7F

C. D.

D

题8［2019·广东仲元中学高一检测］地球的半径为R，某卫星24题9两个质量均为m的星体，其连线的垂直平分线为MN，O为两球体连线的中点。如图所示，一个质量为m的物体从O沿OM方向运动，则它受到的万有引力大小变化情况是（）A.一直增大 B.一直减小C.先减小，后增大

D.先增大，后减小解析：物体放于O点时，由于两星体对物体的万有引力大小相等、方向相反，互相抵消，当物体置于无穷远处时，万有引力为零，把物体放在其他点时，万有引力及合力都不是零，因此选项D正确。D题9两个质量均为m的星体，其连线的垂直平分线为MN，O为两25

C

C26题组四万有引力和重力的关系

【特别提醒】地面上的物体所受的重力近似等于万有引力；离地面有一定高度的物体所受重力等于万有引力。利用=mg分析计算，其中r是物体到地心的距离，而不是到地面的距离。

D题组四万有引力和重力的关系

【特别提醒】

D27题12［2019·山东潍坊高一检测］据报道，科学家们在太阳系外发现了一颗“宜居”行星，其质量约为地球质量的6.4倍。已知一个在地球表面质量为50kg的人在这个行星表面的重量约为800N，地球表面处的重力加速度为10m/s2。求：（1）该行星表面处的重力加速度。（2）该行星的半径与地球的半径之比约为多少？（3）若在该行星上距行星表面8m高处，以10m/s的水平初速度抛出一个小球（不计任何阻力），则小球的水平射程是多大？

题12［2019·山东潍坊高一检测］据报道，科学家们在太阳28题13

将物体由赤道向两极移动，则

（）A.它的重力减小

B.它随地球转动的向心力增大C.它随地球转动的向心力减小

D.向心力方向、重力的方向都指向地心C题13将物体由赤道向两极移动，则 （）C29

A

A30

C

C317.2万有引力定律2021高中物理人教版必修第二册课件：第七章万有引力与宇宙航行-第2节万有引力定律-32(1)理解太阳与行星间引力的存在;(2)能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表达式;(3)了解万有引力定律得出的思路和过程，理解万有引力定律的含义，掌握万有引力定律的公式;(4)知道任何物体间都存在着万有引力，且遵循相同的规律。学习目标(1)理解太阳与行星间引力的存在;学习目标33知识回顾：开普勒三定律

开普勒第一定律——轨道定律所有行星都分别在大小不同的椭圆轨道上围绕太阳运动，太阳是在这些椭圆的一个焦点上;开普勒第二定律——面积定律对每个行星来说，太阳和行星的连线在相等的时间扫过相等的面积;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.太阳行星ba知识回顾：开普勒三定律所有行星都分别在大小不同的椭圆轨道上围34问题探究:行星为什么绕太阳如此和谐而又有规律地做椭圆运动？

问题探究:行星为什么绕太阳如此和谐而又有规律地做椭圆运动？35科学足迹伽利略一切物体都有合并的趋势。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。开普勒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笛卡尔胡克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。科学足迹伽利略一切物体都有合并的趋势。行星的运动是受到了来自36牛顿：牛顿(1643—1727)英国著名的物理学家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。牛顿：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37建立模型：

太阳行星a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？建立模型：太阳行星a诱思：行星的实际运动是椭圆运动，但我们还38太阳行星a简化太阳行星r诱思：既然把行星绕太阳的运动简化为圆周运动。那么行星绕太阳运动可看成匀速圆周运动还是变速圆周运动？行星绕太阳做匀速圆周运动需要向心力，那什么力来提供做向心力？这个力的方向怎么样？太阳行星a简化太阳行星r诱思：既然把行星绕太阳的运动简化为圆39F太阳Ｍ行星ｍｒＶ诱思：太阳对行星的引力提供向心力，那这个力大小有什么样的定量关系呢？F太阳行星ｒＶ诱思：40消去v行星运行速度v不容易观测？怎么办？消去T讨论科学探究：消去v行星运行速度v不容易观测？怎么办？消去T讨论科学探究：41太阳对行星的引力:关系式中m是受力天体还是施力天体的质量？结论：太阳对行星的引力跟受力星体的质量成正比，与行星、太阳距离的二次方成反比.太阳对行星的引力:关系式中m是受力天体还是施力天体的质量？结42行星对太阳的引力:太阳对行星的引力跟受力星体的质量成正比，与行星、太阳距离的二次方成反比.类比法牛三行星对太阳的引力F′跟太阳的质量成正比，与行星、太阳距离的二次方成反比.F行星太阳F′行星对太阳的引力:太阳对行星的引力跟受力星体的质量成正比，与43万有引力定律：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连线上，引力的大小跟这两个物体的质量m1和m2的乘积成正比，跟它们的距离r的二次方成反比。2、公式其中G=6.67×10-11N·m2/kg2——引力常量万有引力定律：1、内容：自然界中任何两个物体都相互吸引，引力44引力恒量的测定:装置介绍:T形架、石英丝、镜尺、M球和m球⑵测量原理介绍:扭秤达到平衡时,引力矩等于石英丝的阻力矩.石英丝转角可由镜尺测出,由石英丝转角可知扭力矩等于引力矩,从而可测得万有引力,进而可测引力恒量G.引力恒量的测定:装置介绍:T形架、石英丝、镜尺、M球和m球⑵45公式的适用条件：1.万有引力存在于一切物体之间，但万有引力公式适用于质点间的引力大小的计算.r为质点间的距离，两物体的形状和大小对其间距的影响可忽略不计，r≫R;2.两质量分布均匀的球体之间的引力，也可用上述公式计算，且r为两球心间距离；3.一个质量分布均匀的球体与球外一个质点间的万有引力，r为球心到质点间的距离。m1m2r公式的适用条件：1.万有引力存在于一切物体之间，但万有引力公46万有引力的性质：1.普遍性万有引力存在于任何两个有质量的物体之间,它是自然界中物质间基本的相互作用之一2.宏观性一般物体之间虽然存在万有引力，但是很小，只有天体与物体之间或天体之间万有引力才比较显著，因此，涉及天体运动时。才考虑万有引力3.相互性万有引力的作用是相互的，符合牛顿第三定律4.独立性两物体间的万有引力只与它们本身的质量和它们间的距离有关，与周围有无其他物质无关万有引力的性质：1.普遍性47题1［2019•广东仲元中学高一检测］为了将天上的力和地上的力统一起来，牛顿进行了著名的“月—地检验”。“月—地检验”比较的是（）A.月球表面上物体的重力加速度和地球公转的向心加速度B.月球表面上物体的重力加速度和地球表面上物体的重力加速度C.月球公转的向心加速度和地球公转的向心加速度D.月球公转的向心加速度和地球表面上物体的重力加速度

常考题型题组一月----地检验D【解析】“月—地检验”比较的是月球绕地球公转的向心加速度和地球表面上物体的重力加速度，得出天上的力和地上的力是统一的。【点评】知道物理学史，知道物理学家在对应科学研究中的主要步骤和采用的物理方法。题1［2019•广东仲元中学高一检测］为了将天上的力和地上的48

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49题组二

对万有引力定律的理解

C题组二对万有引力定律的理解

C50题4［2019·全国Ⅱ卷］2019年1月，我国嫦娥四号探测器成功在月球背面软着陆。在探测器“奔向”月球的过程中，用h表示探测器与地球表面的距离，F表示它所受的地球引力，能够描述F随h变化关系的图象是（）

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题4［2019·全国Ⅱ卷］2019年1月，我国嫦娥四号探测器51题5［2020·山东青岛一中检测］已知太阳质量为M，地球的质量为m1，月球的质量为m2，当发生日食时，太阳、月球、地球几乎在同一直线上，且月球位于太阳与地球中间，如图所示。设月球到太阳的距离为a，到地球的距离为b，则太阳对地球的引力F1和太阳对月球的引力F2的大小之比为多少？

题5［2020·山东青岛一中检测］已知太阳质量为M，地球的质52题组三万有引力定律的简单应用题6［2019•河南周口中英文学校高一检测］一名航天员来到一个星球上，如果星球的质量是地球质量的一半，它的直径是地球直径的一半，那么这名航天员在该星球上所受到的万有引力的大小是他在地球上所受万有引力大小的（）A. B. C.2.0倍 D.4.0倍

C题组三万有引力定律的简单应用题6［2019•河南周口中英文53题7如图所示，一个质量分布均匀的半径为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=，则球体剩余部分对质点P的万有引力变为（）

A. B. C. D.C

题7如图所示，一个质量分布均匀的半径为R的球体对球外质点P54题8［2019·广东仲元中学高一检测］地球的半径为R，某卫星在地球表面附近所受万有引力为F，则该卫星在离地面高度约6R的轨道上受到的万有引力约为（）A.6F B.7F

C. D.

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题8［2019·广东仲元中学高一检测］地球的半径为R，某卫星