【中学教材全解】2020-2021学年人教版高中物理必修2-第6章-第3节-万有引力定律课时学案

第3节万有引力定律学习目标1.了解万有引力定律发觉的思路和过程，知道地球表面四周重物的运动与天体运动的统一性。2.知道万有引力是一种存在于全部物体之间的吸引力，知道万有引力定律的适用范围。3.会用万有引力定律解决简洁的引力计算问题，知道万有引力定律公式中QUOTE的物理意义，了解引力常量QUOTE的测定在科学历史上的重大意义。4.了解万有引力定律的发觉的意义，体会在科学规律发觉过程中猜想与求证的重要性。自主学习1.假定维持月球绕地球公转的力与使得苹果下落的力真的是同一种力，同样遵从_______定律，由于月球轨道半径约为地球半径（苹果到地心的距离）的60倍，所以月球轨道上一个物体受到的引力是在地球上时的倍。2.由牛顿其次定律可知，月球在轨道上运动的加速度(即月球公转的向心加速度)是它在地面四周下落时的加速度(自由落体加速度)的。3.依据牛赶忙代测出的月球公转周期QUOTE和轨道半径QUOTE，算出月球在轨道的向心加速度QUOTE=。4.自然界中两个物体都相互吸引，引力的大小跟物体的成正比，与它们之间距离QUOTE的成反比。5.万有引力定律的表达式为QUOTE。6.引力常量是由物理学家利用扭秤装置测得，QUOTEN·QUOTE。自我检测1.（单选）下列关于万有引力的说法，正确的是（）A.万有引力只是宇宙中各天体之间的作用力B.万有引力是宇宙中具有质量的物体间普遍存在的相互作用力C.地球上的物体以及地球四周的物体除受到地球对它们的万有引力外还受到重力作用D.太阳对地球的万有引力大于地球对太阳的万有引力2.（单选）关于万有引力定律和引力常量的发觉，下列说法中正确的是（）A.万有引力定律是由开普勒发觉的，而引力常量是由伽利略测定的B.万有引力定律是由开普勒发觉的，而引力常量是由卡文迪许测定的C.万有引力定律是由牛顿发觉的，而引力常量是由胡克测定的D.万有引力定律是由牛顿发觉的，而引力常量是由卡文迪许测定的3.（单选）2021年3月底，泰国和中国签署协议，泰国成为中国国产“北斗导航系统”的首个海外顾客，若某颗北斗导航卫星质量为QUOTE、离地球表面的高度为QUOTE，地球质量为QUOTE、半径为QUOTE，QUOTE为引力常量，则地球对该北斗导航卫星的万有引力大小为（）A.QUOTE B.QUOTEC.QUOTE D.QUOTE课内探究一、月—地检验1.请思考以下四个问题（1）行星为何能围绕太阳做圆周运动?（2）月球为什么能围绕地球做圆周运动?（3）人造卫星为什么能围绕地球做圆周运动?（4）地面上物体受到的力与上述天体间的引力是相同性质的力吗?2.关于月—地检验，回答以下两个问题（1）月—地检验的目的是什么?（2）月—地检验的验证原理是怎样的?3.请你依据“月—地检验”的原理验证“天上”的力与“地上”的力是同一种性质的力。分析思路：依据牛顿其次定律,物体在月球轨道上运动时的加速度(月球公转的向心加速度)也就应当是它在地面四周下落时的加速度(自由落体加速度)的QUOTE。依据验证原理,若“天上”与“地上”是同种性质的力，由“平方反比”规律及地球表面的重力加速度，可求得月球运动的向心加速度。依据人们观测到的月球绕地球运动的周期,及月、地间的距离,可运用公式QUOTE求得月球运动的向心加速度。若两次求得结果在误差范围内相等,就验证了结论。若两次求得结果在误差范围内不相等,则说明“天上”与“地上”的力不是同一种性质的力。理论推导：二、万有引力定律1.万有引力定律（1）既然太阳与行星间、地球与月球间、地球与地面物体间的力遵从“平方反比”的规律，是否任意两个物体间都有这样的力呢？（2）阅读教材第40页“万有引力定律”部分内容，总结万有引力定律的内容及表达式。（3）万有引力定律的适用条件是什么？拓展结论：万有引力定律四共性质的理解：四性内容普遍性由于自然界中任何两个物体都相互吸引,所以万有引力不仅存在于星球间,_______的物体之间都存在着相互作用的吸引力相互性两个物体之间的万有引力是一对________力，总是大小相等、方向相反宏观性在通常状况下,万有引力格外小,只有质量巨大的星球间或天体与天体四周的物体间,它的存在才有实际的物理意义,故在分析地球表面物体受力时,________地面物体之间的万有引力,只考虑_________的引力特殊性两个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，而与所在空间的性质_________关，也与四周是否存在其他物体无关例1（单选）关于万有引力公式QUOTE，以下说法中正确的是（）A.公式只适用于星球之间的引力计算，不适用于质量较小的物体B.当两物体间的距离趋近于0时，万有引力趋近于无穷大C.两物体间的万有引力也符合牛顿第三定律D.公式中引力常量QUOTE是比例系数，没有单位2.万有引力与重力的关系（1）重力和万有引力是同一种力吗？（2）重力和万有引力是怎样的关系？例2苹果自由落向地面时加速度的大小为QUOTE，在离地面高度等于地球半径处做匀速圆周运动的人造卫星的向心加速度为多大？例3最近几十年，人们对探测火星格外感爱好，先后曾放射过多个探测器，火星探测器“火星探路者”曾于1997年登上火星。2004年，又有“士气”号和“机遇”号探测器登上火星。已知地球质量约是火星质量的9.3倍，地球直径约是火星直径的1.9倍。求地球表面和火星表面的重力加速度之比。三、引力常量1.引力常量的大小及其物理意义通常取QUOTEN·QUOTE,引力常量在数值上等于两个质量都是kg的质点相距_______m时的相互吸引力。说明：由于引力常量QUOTE很小，我们日常接触的物体的质量又不是很大，所以我们很难觉察到它们之间的引力。例如两个质量各为50kg的人相距1m时，他们相互间的引力相当于几粒尘埃的重力。但是，天体之间存在巨大的引力，太阳对地球的引力可以将直径为几千米的钢柱拉断。2.阐述测定引力常量的重大意义。巩固练习1.（单选）关于万有引力，下列说法正确的是（）A.万有引力只有在天体与天体之间才能明显表现出来B.一个苹果由于其质量很小，所以它受的万有引力几乎可以忽视C.地球对人造卫星的万有引力远大于卫星对地球的万有引力D.地球表面的大气层是由于万有引力约束而存在于地球表面四周2.（单选）下列关于万有引力和万有引力定律的理解正确的是（）A.不能看做质点的两物体间不存在相互作用的引力B.只有能看做质点的两物体间的引力才能用QUOTE计算C.由QUOTE知，两物体间距离QUOTE减小时，它们之间的引力增大D.引力常量的大小首先是由牛顿测出来的，且等于QUOTEN·QUOTE图6-3-13.（单选）如图6-3-1所示，两球间的距离为QUOTE，两球的质量分布均匀，大小分别为QUOTE和QUOTE，半径分别为QUOTE和QUOTE，则两球间的万有引力大小为（）图6-3-1A.QUOTE