【金牌学案】年高中物理 第三章 第一节 万有引力定律课件 粤教必修2

第三章

万有引力定律及其应用第一节万有引力定律一、天体的运动托勒密地球哥白尼太阳

1．地心说：_______发展了地心说，他认为_____是宇宙的中心且静止不动，太阳、月亮及其他行星都绕其做圆周运动．

2．日心说：_______提出日心说，他通过40多年的观察发现，若假设_____是宇宙的中心，地球和其他行星都围绕太阳运动，对行星运动的描述就会变得更加清晰．

[“日心说”是真理吗]“日心说”的提出，是科学与神权的一次“激烈碰撞”，经过哥白尼、布鲁诺、第谷、开普勒、伽利略等一大批科学家的不懈努力，最终，科学战胜了神权．如今我们学习“地心说”与“日心说”时，往往会一味地认为托勒密的“地心说”是错误的，哥白尼的“日心说”才是正确的，真的是这样吗？

答案：要学会用辩证的眼光去看待问题．在现在看来，托勒密的观点无疑是错误的，而在当时的社会历史背景和科学技术条件下，却是和当时实践水平相适应的理论；反观“日心说”，其中也继承了“地心说”关于天体运动是完美的匀速圆周运动的错误观点，同时认为太阳是宇宙中心的观点，也是错误的．科学不是一成不变的，而是在不断地探索与创新中逐渐地发展．二、开普勒定律1．开普勒第一定律(轨道定律)：所有行星围绕太阳运动的轨道都是______，太阳处在椭圆的一个焦点上．椭圆2．开普勒第二定律(面积定律)：太阳和行星之间的连线在相等的时间内扫过相同的_______．面积

3．开普勒第三定律(周期定律)：所有行星绕太阳公转周期的______和轨道半长轴的______成正比，用公式表示为______.平方立方三、万有引力定律开普勒伽利略笛卡儿

1．万有定律的发现：_________、________、________、______等科学家对行星运动的原因做了各种猜想，最后由_____正式提出万有引力定律．胡克牛顿

2．内容:宇宙间任意两个有质量的物体间都存在__________，其大小与_______________乘积成正比，与__________________成反比．相互吸引力两物体的质量它们间距离的平方3．公式：F=_______，其中G为引力常数，精确的实验测得G＝6.67×10－11N·m2/kg2.

Gm1m2

r2要点1开普勒第二定律的应用

【例1】我国发射的第一颗人造卫星，其近地点高度是h1＝439km，远地点高度h2＝2384km，求近地点与远地点卫星运动的速率之比v1∶v2.(已知R地＝6400km，用h1、h2、R地表示，不计算结果)

1．某行星沿椭圆轨道运行，远日点离太阳的距离为a，近日点离太阳的距离为b，过远日点时行星的速率为va，则过近日点时的速率vb

为()C

解析：由开普勒第二定律知，某行星与太阳的连线在相等时间内扫过的面积相等，取Δt足够短，所扫过的面积近似看做要点2开普勒第三定律的理解和应用

(1)开普勒第三定律揭示了周期和轨道半径的关系，椭圆轨道半长轴越长的行星，其公转周期越大；反之，其公转周期越小． 图3－1－1(2)事实表表明：：该定定律也也适用用于其其他天天体的的运动动，如如月球球绕地球运运动、、卫星星绕木木星运运动、、人造造卫星星绕地地球运运动等等．2．开普勒常常量(k)的理解k值是一个由由被环绕的的中心天体体本身决定定的常量，，也就是说：在中心心天体不同同的系统里里k值是不同的的，在中心心天体相同同的系统里k值是相同的的．【例2】人造地球卫星运运行时，其其轨道半径径为月球轨轨道半周期大约是是()A．1～3天B．3～5天C．5～7天D．以上都不不对答案：C径的，，已知月月球绕地球球运动的周周期是30天，则此卫卫星运行的的2．设有两颗颗人造地球球卫星的质质量之比为为m1∶m2＝1∶2，其运行轨道道半径之比比为R1∶R2＝3∶1，则两颗卫卫星运行的的周期之比为()DA．4∶1B．9∶1C．1∶3D．3∶∶1的适用条件件r要点3万有引力定定律的理解解1．公式F＝Gm1m22(1)质点间的相相互作用．．(2)质量分布均均匀的球体体，r为球心间距距离．2．对万有引引力定律的的理解(1)普遍性：引引力存在于于宇宙间任任何有质量量的物体之之间，是自然界中的的一种基本本相互作用用．(2)相互性：两两个物体间间的引力是是一对作用用力与反作作用力．(3)宏观性：微微观粒子质质量很小，，它们之间间的引力很很小，可忽略不计；；一般的两两个物体间间的引力也也很小(例如人与人人之间)，也可忽略不不计；只有有在天体与与天体之间间、天体与与一般物体体之间的引力较大大或很大时时，引力才才有宏观上上的意义．(4)特殊性：两两物体间的的万有引力力只与它们们的质量、、距离有关，而与其其所在的空空间性质无无关，与周周围有无其其他物体无无关．r【例3】(双选)对于质量分分别为m1和m2的两个物体体间的万有引力的表表达式F＝Gm1m22，下列说法法中正确的的是()A．公式中G是引力常量量，它是由由实验得出出的，而不不是人为规定的B．当两物体体间的距离离r趋于零时，，万有引力力趋于无穷穷大C．m1和m2所受受引引力力大大小小总总是是相相等等的的D．两两个个物物体体间间的的引引力力总总是是大大小小相相等等、方方向向相相反反的的，，是是一一对平平衡衡力力解析析：：引力力常常量量G的值值是是英英国国物物理理学学家卡卡文文迪迪许巧妙的“精密扭秤”实验测定出来的，所以选项A正确；两个物体之间的万有引力是一对作用力与反作用力，它们总是大小相等、方向相反、分别作用在两个物体上，所以选项C正确，D错误．当r趋于零时，这两个物体不能看成质点，万有引力公式不再适用，B项错．答案案：：AC3．地地球球质质量量大大约约是是月月球球质质量量的的81倍，一飞行器器在地球和月球之间，当地球对对它的引力和和月球对它的的引力相等时时，飞行器距地心的距距离与距月心心的距离之比比为()DA．1∶1B．3∶1C．6∶1D．9∶1解析：设月球中心离离飞行器的距距离为r1，月球的质量量为m1；地球中心离飞飞行器的距离离为r2，地球的质量量为m2，飞行器的质质量为m，则飞行器受受到月球、地地球的万有引引力分别为F月＝公式＝＝k中，半长轴a是AB间距的一半(如图3－1－2半长轴的理解解a3T2所示)，不要认为a等于太阳到B点的距离；T是公转周期，，不要误认为是自自转周期．图3－1－2【例4】哈雷彗星的环环绕周期是76年，离太阳最最近距离是8.9×1010m，离太阳最远远的距离尚未未得知．试根根据开普勒定定律估算这个最远远距离．(k＝3.354××1018m3/s2)错因：未能正确理解解最近、最远远距离与轨道道半长轴间的的几何关系．半长轴a＝l1＋l2

2

正解：设最近距离是l1，最远距离是l2，则由数学知识知4．哈雷彗星最最近出现的时时间是1986年，天文学家家哈雷曾预言，这颗彗星将每每隔一定时间间就会出现，，请预测其下下一次飞临地球是哪一一年？提供以以下数据供参参考：(1)地球的公转轨轨道接近圆，，哈雷彗星的的运动轨迹是是一个椭圆；(2)哈雷彗星轨道道的半长轴a′约等于地球轨轨道半长轴a的18倍．解：设哈雷彗星绕绕太阳运动的的周期为T′，地球的公转转周期为T，据开普勒第第三定律有则哈雷彗星下下次临近地球球的时间是1986年＋76解：设哈雷彗星绕绕太阳运动的的周期为T′，地球的公转转周期为T，据开普勒第第三定律有则哈雷彗星下下次临近地球球的时间是1986年＋76年＝2062年．万有引力和重重力的区别1．地球球对物物体的的引力力是物物体具具有重重力的的根本本原因因，但但重力力又不完完全等等于引引力．．这是是因为为地球球在不不停地地自转转，地地球上上的一一切物体体都随随着地地球自自转而而绕地地轴做做匀速速圆周周运动动，这这就需需要向向心力．．这个个向心心力的的方向向是垂垂直指指向地地轴的的，它它的大大小是是F向＝mω2r(r是物体体与地地轴的的距离离，ω是地球球自转转的角角速度度)．这个个向心力力是地地球对对物体体的引引力F的一个个分力力，如如图3－1－3，引力F的另一一个分分力才才是物物体的的重力力mg.图3－1－3.地球表表面的的重力力加速速度为为g＝—，其中中M和2．重力力和万万有引引力无无论在在大小小还是是在方方向上上都略略有差差别，，但这种种差别别很小小．所所以一一般情情况下下，可可不考考虑地地球自自转的的影响响，认为物物体在在地球球表面面所受受重力力的大大小等等于地地球对对它的的万有有引力，即即mg＝GR分别是是地球球的质质量和和半径径．MmGMR2R25．(2011年金山山中学学期中中