3.2认识万有引力定律（课件）高一物理（粤教版2019）

第二节

认识万有引力定律粤教版（2019）高中物理必修第二册第三章万有引力定律@HY开普勒三定律开普勒第一定律——轨道定律开普勒第二定律——面积定律开普勒第三定律——周期定律绕日原因规律探索再现万有引力定律复习回顾月地检验

伽利略的观点：行星的运动与地面物体的运动遵循不同的规律，行星运动是由“惯性”自行维持的

开普勒的观点：行星的运动是由于太阳磁力吸引的缘故，磁力与距离成反比。科学家对行星运动的各种猜想绕日原因规律探索再现万有引力定律复习回顾月地检验

笛卡尔的观点：太阳的旋涡带动行星和卫星一起运动

胡克的观点：行星的运动是太阳引力的缘故，并且力的大小与到太阳距离的平方成反比。重力是由地球引力引起的科学家对行星运动的各种猜想绕日原因规律探索再现万有引力定律复习回顾月地检验模型的建构问题1：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？问题2：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？太阳行星a太阳行星r简化绕日原因规律探索再现万有引力定律复习回顾月地检验模型的建构太阳行星r问题3：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？问题4：太阳对行星的引力提供向心力，那这个力大小有什么样定量关系？F太阳Ｍ行星ｍｒＶ绕日原因规律探索再现万有引力定律复习回顾月地检验思考1：行星绕太阳做匀速圆周运动所需要的向心力的表达式是怎样的？探究太阳与行星间的引力绕日原因规律探索再现万有引力定律复习回顾月地检验思考2：天文观测难以直接得到行星运动的线速度v，但可得到行星的公转周期T，线速度v与公转周期T的关系是怎样的？写出用公转周期T表示的向心力的表达式。

消去v探究太阳与行星间的引力绕日原因规律探索再现万有引力定律复习回顾月地检验思考3：不同行星的公转周期是不同的，引力跟太阳与行星间的距离关系的表达式中不应出现周期T，如何消去周期T?开普勒第三定律消去T探究太阳与行星间的引力绕日原因规律探索再现万有引力定律复习回顾月地检验消去v消去T关系式中m是受力天体还是施力天体的质量？探究过程重现绕日原因规律探索再现万有引力定律复习回顾月地检验结论二：行星对太阳的引力跟太阳的质量成正比，与行星、太阳之间的距离的二次方成反比。结论一：太阳对行星的引力跟行星的质量成正比，与行星、太阳之间的距离的二次方成反比。即探究太阳与行星间的引力绕日原因规律探索再现万有引力定律复习回顾月地检验G为比例系数，与太阳、行星无关。

方向：沿着太阳与行星间的连线结论三:太阳与行星间引力的大小与太阳的质量、行星的质量成正比，与两者距离的二次方成反比作用力和反作用力探究太阳与行星间的引力绕日原因规律探索再现万有引力定律复习回顾月地检验绕日原因规律探索再现万有引力定律复习回顾至此，牛顿一直是在已有的观测结果和理论引导下进行推测和分析，观测结果仅对“行星绕太阳运动”成立，这还不是万有引力定律。思考问题：那么牛顿又是怎样把天体间的引力与地球对地面附近物体的引力统一起来证明它们遵循相同的规律进而得到万有引力的？月地检验绕日原因规律探索再现万有引力定律复习回顾月地检验“平抛石头”思想实验设想：从山顶水平抛出一块石头。由于重力的作用，石头会沿着弯曲的路径落到地面上，并且石头的抛出速度越大，石头飞行的距离越远。猜想：当石头抛出的速度足够大时，它会怎么运动？讨论交流绕日原因规律探索再现万有引力定律复习回顾月地检验地球对地面物体地球对月球猜想：地面上的重力与地吸引月球是同一性质的力吗？牛顿月地检验的基本思路：假设：维持月球绕地球运动的力、及地面物体所受的引力和太阳与行星间的引力都遵循平方反比规律。（已知月球轨道半径是地球半径的60倍）绕日原因规律探索再现万有引力定律复习回顾月地检验进一步思考：那么，如何知道月球的向心加速度呢？已知：月球的公转周期T=27.3天，月球轨道半径约为地球半径的60倍，地球半径R=6.4×103km，则月球的向心加速度为?结论：月球绕地球运动的力以及地面物体所受地球的引力和太阳与行星之间的力遵循同一规律。在草稿纸上进行计算：绕日原因规律探索再现万有引力定律复习回顾月地检验宇宙间的一切物体都是互相吸引的，两个物体间引力的方向在它们的连线上，引力的大小跟它们的质量的乘积成正比，跟它们的距离的二次方成反比。2、表达式：G=6.67×10-11Nm2/kg21、万有引力定律的内容：3、方向：在两个物体的连线上。万有引力常量：由英国科学家卡文迪许利用扭秤实验装置测出绕日原因规律探索再现万有引力定律复习回顾月地检验4、适用条件:⑴对于可以看做质点的物体，r为两个质点之间的距离．m1m2r⑵对于质量分布均匀的球体，r为两个球心之间的距离.

万有引力定律指出，任何物体间都存在着引力。那么，为什么当两个人靠近时，并没有吸引到一起？试估计一下自己和同桌之间的引力有多大？讨论与交流1.

关于行星对太阳的引力，下列说法正确的是A.行星对太阳的引力提供了行星做匀速圆周运动的向心力B.行星对太阳的引力大小与行星的质量成正比，与行星和太阳间的距离

成反比C.太阳对行星的引力公式是由实验得出的D.太阳对行星的引力公式是由开普勒定律和行星绕太阳做匀速圆周运动

的规律推导出来的√课堂练习2.

下列关于万有引力定律的说法中，正确的是①万有引力定律是卡文迪许在实验室中发现的③对于质量分布均匀的球体，公式中的r是两球心间的距离④质量大的物体对质量小的物体的引力大于质量小的物体对质量大的物体的引力 A.①③B.②④C.②③D.①④√课堂练习3.(多选)关于引力常量G，下列说法中正确的是A.在国际单位制中，引力常量G的单位是N·m2/kg2B.引力常量G的大小与两物体质量的乘积成反比，与两物体间距离的平

方成正比C.引力常量G在数值上等于两个质量都是1kg的可视为质点的物体相距

1m时的相互吸引力的大小D.引力常量G是不变的，其数值大小由卡文迪许测出，与单位制的选择

无关√√课堂练习4.

地球质量大约是月球质量的81倍，一飞行器位于地球与月球之间，当地球对它的引力和月球对它的引力大小相等时，飞行器距月球球心的距离与月球球心距地球球心的距离之比为A.1∶9B.9∶1C.1∶10D.10∶1解析

设月球质量为m，则地球质量为81m，地月间距离为r，飞行器质量为m0，当飞行器距月球球心的距离为r′时，地球对它的引力大小等于月球对它的引力大小，课堂练习√5.（多选）关于行星绕太阳运动，下列叙述正确的是（）A．某行星绕太阳沿椭圆轨道运动时，在近日点所受引力大，在远日点所受到引力小B．某行星绕太阳沿椭圆轨道运动时，在近日点速度大，在远日点速度小C．绕太阳运动的所有行星的轨道半长轴的三次方跟它的公转周期平方的比值都相等D．行星绕太阳运动时太阳位于行星轨道的中心处ABC课堂练习6.设想把质量为m的物体放到地球的中心,地球质量为M,半径为R,则物体与地球间的万有引力是()A.零B.无穷大C.D.无法确定7.（多选）关于行星的运动,以下说法正确的是()

AA.行星轨道的半长轴越长,自转周期就越大B.行星轨道的半长轴越长,公转周期越大C.水星的半长轴最短,公转周期最大D.冥王星离太阳“最远”,绕太阳运动的公转周期最长BD课堂练习8.如图所示两球间的距离为