新教材同步系列2024春高中物理第三章万有引力定律第二节认识万有引力定律课件粤教版必修第二册

第三章万有引力定律第二节认识万有引力定律学习目标学法指导1．知道万有引力定律的内容、公式和适用条件2．知道引力常量的数值、单位3．会应用万有引力定律计算物体间的引力4．知道万有引力常量的测定方法及相关人物1．利用开普勒定律和向心力公式推导太阳对行星的引力2．通过对地球、月球、太阳运动规律的分析，验证引力的“平方反比”规律，掌握万有引力定律的应用3．学习引力常量的测量，体会卡文迪许实验方案设计的巧妙之处，认识科学实验在科学发展过程中的重要作用知识导图课前·自主预习1．行星绕太阳的运动可以看作____________，向心力F＝____．2．测得行星公转周期T，则行星绕太阳运动匀速圆周运动判断对错(1)牛顿认为以任何方式改变速度都需要力．

(

)(2)太阳对地球的引力不断改变地球的运动方向，使得地球绕太阳运行．

(

)(3)两物体间万有引力的方向在它们的连线上．

(

)(4)两物体间的万有引力不符合牛顿第三定律．

(

)【答案】(1)√

(2)√

(3)√

(4)×1．含义：自然界中________________都相互吸引，引力的方向在______________上，引力的大小与物体的质量m1和m2的________成正比，与它们之间距离r的__________成反比．2．公式：F＝____________．3．引力常量G：1789年，英国物理学家______________________在实验室利用扭秤装置较准确地得出了G的数值．G＝_________．万有引力定律任何两个物体它们的连线乘积二次方卡文迪许6.67×10-11N·m2/kg2【答案】C课堂·重难探究1．两个理想化模型(1)将行星绕太阳的椭圆运动看成匀速圆周运动．(2)将天体看成质点，且质量集中在球心上．2．理论依据(1)牛顿第二定律：太阳对行星的引力提供行星做圆周运动的向心力．(2)牛顿第三定律：太阳对行星的引力等于行星对太阳的引力．行星绕日运动原因的探索【答案】BD

【解析】F′和F大小相等、方向相反，是作用力和反作用力，太阳对行星的引力提供行星绕太阳做圆周运动的向心力，故B、D正确．变式1太阳对行星的引力提供了行星绕太阳做圆周运动的向心力，这个向心力大小

(

)A．与行星到太阳的距离成正比B．与行星到太阳的距离成反比C．与行星到太阳的距离的平方成反比D．只与太阳质量成正比，与行星质量无关【答案】C

【解析】行星围绕太阳做匀速圆周运动，太阳对行星的引力提供向心力，与太阳和行星质量的乘积成正比，与行星到太阳的距离的平方成反比，故A、B、D错误，C正确．万有引力定律的发现例2关于地球与月球间的作用力，下列说法正确的是

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)A．地面物体所受地球的引力与月球所受地球的引力是同一种性质的力B．地面物体所受地球的引力与月球所受地球的引力不是同一种性质的力C．地面物体所受地球的引力只与物体的质量有关，即G＝mgD．月球所受地球的引力只与月球质量有关【答案】A

【解析】地面上的物体所受地球的引力和月球所受地球的引力是同一种性质的力．变式2

(2023年广州广雅中学期中)牛顿发现了万有引力定律一百多年后，英国物理学家卡文迪许在实验室里通过测量几个铅球之间的引力，从而测出了引力常量G．(1)如图所示，为卡文迪许的实验示意图，他巧妙地利用了________装置；(2)卡文迪许测量引力常量的基础原理式为G＝__________．1．万有引力定律适用于两个质点间的相互作用．2．两个质量分布均匀的球体，距离r为两球体球心间的距离．3．一个均匀球体与球外一个质点间的相互作用适用于该定律，其中r为球心到质点间的距离．万有引力定律的适用条件A．公式中G是引力常数，它是由实验得出的，而不是人为规定的B．当两个物体间的距离r趋于零时，万有引力趋于无穷大C．m1和m2所受引力大小总是相等的D．两个物体间的引力总是大小相等、方向相反，是一对平衡力【答案】AC

【解析】引力常数G是英国物理学家卡文迪许用扭秤实验测定的，故A正确；若两个物体间的距离r趋于零，两个物体不能被看成质点，其万有引力不能由公式直接求解，故B错误；两个物体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，作用在两个物体上，故C正确，D错误．变式3

“长征五号B遥二”运载火箭搭载空间站——“天和”核心舱，在海南文昌航天发射场发射升空．若“天和”核心舱的质量为m、离地球表面的高度为h，地球质量为M、半径为R，G为引力常量，则地球对“天和”核心舱的万有引力大小为(

)【答案】D

核心素养应用科学思维——“填补法”求解万有引力计算一些不完整球形物体(含球穴)间的万有引力，常采用“填补法”．对本来是非对称的物体，通过填补后构成对称物体，然后再利用对称物体所满足的物理规律进行求解的方法称为“填补法”．此类问题的解决方法是先把从均匀球体上挖去的部分补上，然后计算完整球体所受的万有引力，再计算补上部分所受万有引力，两者之差即所求球体剩余部分所受的万有引力．小练·随堂巩固1．物理学领域中具有普适性的一些常量，对物理学的发展有很大作用，引力常量就是其中之一．1687年牛顿发现了万有引力定律，但并没有得出引力常量．直到1798年，卡文迪许首次利用如图所示的装置，比较精确地测量出了引力常量．关于这段历史，下列说法错误的是(

)A．卡文迪许被称为“首个测量地球质量的人”B．万有引力定律是牛顿和卡文迪许共同发现的C．这个实验装置巧妙地利用放大原理，提高了测量精度D．引力常量不易测量的一个重要原因就是地面上普通物体间的引力太微小【答案】B

【答案】C

3．若想检验“使月球绕地球运动的力”与“使苹果落地的力”遵循同样的规律，在已知月地距离约为地球半径60倍的情况下，需要验证 (

)【答案】B

4．(2023年惠州一中月考)2023年5月30日9时31分，搭载“神舟十六号”