【优化方案】高中物理 第5章5.2 万有引力定律是怎样发现的课件 沪科必修2

5．2万有引力定律是怎样发现的

核心要点突破课堂互动讲练课前自主学案知能优化训练5.2课标定位学习目标：1.了解人类对天体运动认识的发展史，理解开普勒三大定律．2．了解万有引力定律得出的思路和过程．3．理解万有引力及万有引力定律的含义并会推导．重点难点：重点：1.行星运动的三大定律的内容及理解．2．万有引力定律的理解及应用．难点：万有引力定律的推导及条件的理解．课标定位课前自主学案一、托勒密集古代天文学研究之大成公元150年，托勒密构筑了宇宙“___________”的九重天模型，他的这个模型能够预报相当长时间内的___________、_______和_____的发生等．二、哥白尼迎来了科学的春天1．波兰天文学家哥白尼认为__________是宇宙的中心，地球和其他行星都绕_______做匀速圆周运动的学说，又称“日心地动说”或“日心体系”．地心体系行星位置日食月食太阳太阳2．哥白尼运用他的模型，不仅算出了每颗行星绕太阳运行的_________，而且第一次算出了每颗行星到太阳的________．三、开普勒提出行星运动三定律1．第一定律(轨道定律)：所有行星围绕太阳运动的轨道都是________，太阳处于所有椭圆的一个_____________上．2．第二定律(面积定律)：对于每一颗行星而言，太阳和行星的连线在相等的时间内扫过相等的________．周期距离椭圆公共焦点面积3．第三定律(周期定律)：所有行星轨道______________与__________________的比值都相等，用公式表示为__________.式中k是与行星无关的常量．开普勒三定律同样适用于卫星绕行星的运动，只是比值k的大小有所不同．半长轴的立方公转周期的平方四、发现万有引力的过程1．关于行星运动原因的猜想(1)英国的吉尔伯特猜想行星是靠太阳发出的_______维持绕日运动的；(2)法国数学家笛卡儿提出的________假设；(3)法国天文学家布利奥首先提出_________假设．磁力漩涡平方反比2．站在巨人肩上的牛顿(1)三大困难①困难之一：无数学工具解决曲线运动问题．②困难之二：缺乏理论工具计算天体各部分对行星产生力的总效果．③困难之三：众多天体的引力和相互干扰问题无法解决．(2)牛顿利用________知识，运用______的概念，把庞大天体的质量集中于_______，提出了万有引力定律．微积分质点球心吸引质量的乘积距离的二次方五、万有引力定律1．内容：自然界中任何两个物体都是相互______的，引力的大小跟这两个物体的____________成正比，跟它们的_________________成反比．2．公式：________________，式中质量的单位用kg，距离的单位用m，力的单位用N，G为引力常量，通常取G＝6.67×10－11N·m2/kg2.3．卡文迪许实验英国物理学家卡文迪许利用________测出了引力常量．由于卡文迪许测出引力常量G，才使得________________有了真正的实用价值．知道G的值后，利用_________________便可计算天体的质量．扭秤万有引力定律万有引力定律思考感悟苹果落向地球球而不是地球球向上碰到苹苹果，是苹果果对地球的引引力小于地球球对苹果的引引力吗？提示：苹果与地球间间的引力是大大小相等的．．由于地球质质量大，不可可能产生明显显的加速度．．核心要点突破一、对开普勒勒三大定律的的理解1．开普勒第一一定律(轨道定律)：明确行星的的轨道都是椭椭圆，但椭圆圆轨道都很接接近圆．中学学阶段分析和和处理天体运运动时，可将将行星的椭圆圆轨道简化为为圆轨道来处处理．2．开普勒第二二定律(面积定律)：指出对于每每一个行星，，其与太阳的的连线在相等等的时间内扫扫过相等的面面积．这一定定律反映出同同一颗行星在在远日点的速速率小于近日日点的速率．．特别提醒：(1)k是一个与行星星无关的常量量，在不同的的星系中k值不同，k值只与系统的的中心天体有有关．(2)T是公转周期，，不是自转周周期．即时应用(即时突破，小小试牛刀)1．关于天体的的运动轨道和和相对位置，，下列说法中中正确的是()A．所有天体绕绕另一天体运运动的轨迹均均为椭圆B．人造地球卫卫星的轨迹也也应该是椭圆圆，而不同的的人造地球卫卫星椭圆轨道道的焦点都是是同一个C．太阳的位置置总在太阳系系中各大行星星绕太阳运动动轨道的焦点点上，因此，，太阳是绝对对静止的恒星星D．任何中心天天体与绕其运运动的天体之之间，相对位位置是保持不不变的解析：选AB.根据开普勒第第一定律，即即轨道定律，，一个天体绕绕另一个天体体运动时，绕绕行天体的轨轨迹都是椭圆圆，即使是人人造天体——卫星、航天器器等也应如此此，而且，中中心天体位于于各个椭圆轨轨道的焦点上上．所以A、B正确．选项项C错在认为太太阳是绝对对静止的恒恒星，宇宙宙万物间，，绝对静止止的物体和和天体是不不存在的．．中心天体体和绕其运运动的天体体的相对位位置随着环环绕运动天天体位置的的变化而变变化，不变变的是中心心天体始终终位于椭圆圆轨道的焦焦点上，故故D项是错误的的．二、对万有有引力定律律的理解1．万有引力力特点的理理解(1)万有引力存存在于宇宙宙间任何有有质量的两两个物体之之间，是自自然界中一一种基本相相互作用的的规律．(2)两个物体间间的万有引引力是一对对作用力与与反作用力力．2．对万有引引力定律的的理解四性内容普遍性万有引力不仅存在于太阳与行星、地球与月球之间，宇宙间任何两个有质量的物体之间都存在着这种相互吸引的力相互性两个有质量的物体之间的万有引力是一对作用力和反作用力，总是满足大小相等，方向相反，作用在两个物体上四性内容宏观性在地面上的一般物体之间，由于质量比较小，物体间的万有引力比较小，与其他力比较可忽略不计，但在质量巨大的天体之间，或天体与其附近的物体之间，万有引力起着决定性作用特殊性两个物体之间的万有引力只与它们本身的质量和它们间的距离有关，而与所在空间的性质无关，也与周围是否存在其他物体及物体的运动状态无关图5－1－1即时应用(即时突破，，小试牛刀刀)3．地球的半半径为6.37×106m，地球质量量为5.98×1024kg，地球表面面上质量为为1.0kg的物体受到到的地球的的万有引力力是________N．若g＝9.8m/s2，物体受到到的重力为为________N，比较它们们的差别________________________________________________________________________．答案：9.8299.8在地球表面面及其附近近，物体受受到的万有有引力近似似等于物体体的重力的的大小课堂互动讲练开普勒定律的应用类型一例1飞船沿半径径为R的圆周绕地地球运动，，其周期为为T，地球半径径为R0，如果飞船船要返回地地面，可在在轨道上某某点A处将速率降降到适当数数值，从而而使飞船沿沿着以地心心为焦点的的椭圆轨道道运动，椭椭圆与地球球表面在B点相切，如如图5－1－2所示，求飞飞船由A点到B点所需的时时间？图5－1－2万有引力定律的应用类型二例2(2011年河南开封封高一期末末)如图5－1－3所示，在距距一质量为为M、半径为R、密度均匀匀的球体R处有一质量量为m的质点，此此时，M对m的万有引力力为F1.当从M中挖去一半半径为R/2的球体时，，剩下部分分对m的万有引力力为F2.则F1