16-17版 第3章 第1节 万有引力定律

第3节万有引力定律的应用本节教材分析（1）三维目标一、知识与技能1．通过了解万有引力定律在天文学上的重要应用，体会科学定律对人类认识世界的作用．2．知道天体间的相互作用主要是万有引力，以及如何应用万有引力定律计算天体质量的方法．二、过程与方法1．预测未知天体是万有引力定律最辉煌的成就之一，通过对海王星发现过程的了解，体会科学理论对探索未知世界思想的指导作用．2．通过自主思考和讨论与交流，掌握计算天体质量的思路和方法三、情感态度与价值观1. 利用万有引力定律可以预言未知天体和彗星回归，让学生懂得理论来源于实践，反过来又可以指导实践的辩证唯物主义．知道实践是检验真理的唯一标准．2. 利用万有引力定律计算太阳、地球的质量，发展学生对科学的好奇心与求知欲，体验探索自然规律的艰辛和喜悦．（2）教学重点1.行星（人造卫星）绕中心天体运动的向心力是由万有引力提供的。

2.会用已知条件来求中心天体的质量（3）教学难点会用已知条件来求中心天体的质量（4）教学建议这节课通过对一些天体运动的实例分析，使学生了解：通常物体之间的万有引力很小，常常觉察不出来，但在天体运动中，由于天体的质量很大，万有引力将起决定性作用，对天文学的发展起了很大的推动作用，其中一个重要的应用就是计算天体的质量.在讲课时，应用万有引力定律有两条思路要交待清楚：1.把天体（或卫星）的运动看成是匀速圆周运动，即F引=F向，用于计算天体（中心体）的质量，讨论卫星的速度、角速度、周期及半径等问题.2.在地面附近把万有引力看成物体的重力，即F引=mg.主要用于计算涉及重力加速度的问题.这节内容是这一章的重点，这是万有引力定律在实际中的具体应用.主要知识点就是如何求中心体质量及其他应用，还是可发现未知天体的方法.万有引力定律是物理学中的重要基本定律，为了使学生对定律的发现历史和背景有所了解，如果条件允许，希望教师能讲一讲.还可补充讲讲地球上物体重量的变化.这样有助于学生认识万有引力定律的意义，并可起到巩固知识、应用知识的作用.通过这节的教学应使学生了解，通常物体之间的万有引力很小，以致察觉不出，但在天体运动中，由于天体的质量很大，万有引力将起决定性的作用，万有引力定律的发现对天文学的发展起了很大推动作用.新课导入设计导入一环节一：创设情景引入课题（多媒体屏幕打出 PPT1. ）教师：请同学描述一下这幅图片．学生活动：这是我们生活的太阳系 , 它是由水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星、冥王星等组成一个庞大的家族．九大行星围绕太阳做圆周运动．教师：九大行星为什么能围绕太阳做圆周运动？学生活动：太阳与行星之间存在万有引力，万有引力是使行星绕太阳运动的向心力：．过渡：自从卡文迪许测出了万有引力常量，万有引力定律就对天文学的发展起了很大的推动作用，这节课我们来学习万有引力定律在天文学上的应用 . （ PPT1 上打出课题）（板书）§ 3.3 万有引力定律的应用导入二教学环节教学内容教学说明（一）设置问题，引起思考引入：通过学习万有引力定律，我们知道，任何有质量的物体间都存在着相互的吸引力．问题一：两个质量都为 60 kg 可以看成质点的人，相距 1 m ，试估算他们之间的万有引力是多大？感性认识：一般物体间的万有引力极其微弱，是感觉不到的，一般的测量方法也无法测出，所以一般不考虑．另一方面，体现出卡文迪许在当时的条件下测量 G 值，是很有开创性的．说明：两个人相距 1m 时，不能把人看成质点而简单套用万有引力定律公式．上面的计算是一种估算．进一步设问：体验性计算：计算常态物体、超大物体间的万有引力的大小，体会万有引力常量的“小”，以及万有引力对大质量的物体更有意义．显示构建的“质点模型”图片．如果两物体质量是 60 × 1021kg ，相距１ｍ，它们之间的万有引力是多广呢？ F ＝2.4 × 1035N感性认识：超大质量物体间的万有引力是巨大的，不可忽略．引言：阿基米德曾说过，如果给他一个支点，他可以撬起地球．我们知道天体之间的运动是遵循万有引力定律的．那么——问题二：你用万有引力定律，能“称”出地球的质量吗？明确给出学习的任务：“测”地球的质量．显示地球图片．2019-2020学年高考物理模拟试卷一、单项选择题：本题共10小题，每小题3分，共30分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的1．2019年10月8日，瑞典皇家科学院在斯德哥尔摩宣布，将2019年诺贝尔物理学奖，一半授予美国普林斯顿大学吉姆·皮布尔斯，以表彰他“关于物理宇宙学的理论发现”，另外一半授予瑞士日内瓦大学的米歇尔·麦耶和瑞士日内瓦大学教授兼英国剑桥大学教授迪迪埃·奎洛兹，以表彰他们“发现一颗环绕类日恒星运行的系外行星”。

习题课:天体运动的三类问题A级必备知识基础练1.(湖南长沙湖南师大附中高一期末)“神舟十四号”在轨期间将开展24项航天医学实验,此项活动对航天医学领域有着重要意义。

已知“神舟十四号”的运行轨道距离地面约为400 km,距离地心约为1.06倍地球半径,可以近似看成圆周运动。

同步卫星距离地心约为6.6倍地球半径,下列说法正确的是( A )A.“神舟十四号”在轨运行的角速度比同步卫星大B.“神舟十四号”在轨运行的线速度比同步卫星小C.“神舟十四号”相对地面保持相对静止D.“神舟十四号”在轨的运行速度大于第一宇宙速度,小于第二宇宙速度,由万有引力提供向心力可得G Mm r2=mω2r=m v2r,解得ω=√GMr3,v=√GMr,“神舟十四号”的轨道半径较小,相应角速度、线速度均较大,A正确,B错误;由万有引力提供向心力可得GMm r2=mr4π2T2,解得T=√4π2r3GM,同步卫星相对地面保持相对静止,而“神舟十四号”运行周期小于同步卫星,不可能相对地面保持静止,C错误;当r=R 时,卫星的环绕速度等于第一宇宙速度,而“神舟十四号”轨道半径略大于地球半径,运行速度必然略小于第一宇宙速度,D错误。

2.(辽宁三模)10月16日“神舟十三号”搭载着三位中国航天员翟志刚、王亚平、叶光富进入太空,经历了创纪录的在轨183天,终于在4月16日结束了漫长的太空飞行,返回祖国大地。

已知中国空间站离地高度为地球半径的116,地球表面重力加速度为g,地球半径为R,则下列说法错误的是( C )A.航天员在空间站内处于完全失重状态B.中国空间站的绕行速度大于地球赤道表面物体的速度C.中国空间站的角速度为ω=√163gRD.中国空间站的周期为T=17π32√17Rg,自身重力提供向心力,处于完全失重状态,故A正确,与题意不符;根据GMmr2=m v2r,解得v=√GMr,可知空间站的绕行速度大于地球同步卫星的绕行速度,根据v=ωr可知,地球同步卫星的绕行速度大于地球赤道表面物体的速度,则中国空间站的绕行速度大于地球赤道表面物体的速度,故B正确,与题意不符;根据GMm(R+R16)2=mω2(R+R16)=m4πT22(R+R16),又GMmR2=mg,解得ω=√163g173R,T=17π32√17Rg,故C错误,与题意相符,D正确,与题意不符。

天体运动
天体运动中的三种模型
1、“自转”天体模型
天体表面物体做圆周运动所需向心力是由万有引力的一个分力提供的，万有引力的另一个分力即为重力，从赤道向两极因作圆周运动的半径逐渐减小，故所需向心力逐渐减小，重力逐渐增加。

在两极，万有引力等于重力，在赤道，万有引力等于重力加向心力。

2、“公转”天体模型
向心力等于万有引力。

如：人造卫星绕地球运动，地球绕太阳运动
3、双星模型
两颗距离彼此较劲的恒星，在相互之间万有引力作用下，绕两球连线上某点做周期相同的匀速圆周运动。

彼此间的万有引力是双星各自做圆周运动的向心力，又为作用力和反作用力。

双星具有相同的角速度。

双星始终与他们共同的圆心在同一条直线上。

1。

万有引力定律及应用第1课时-----导学思练测学习目标：1.了解开普勒三定律内容，会用开普勒第三定律进行相关计算。

2.理解万有引力定律的内容，知道适用范围。

3.掌握计算天体质量和密度的方法。

一、考情分析考情分析试题情境生活实践类地球不同纬度重力加速度的比较学习探究类开普勒第三定律的应用，利用“重力加速度法”、“环绕法”计算天体的质量和密度，卫星运动参量的分析与计算，人造卫星，宇宙速度，天体的“追及”问题，卫星的变轨和对接问题，双星或多星模型。

二、考点总结与提升（一）开普勒行星运动定律1、一段探索的历程回扣教材，阅读课本P46--P48，涉及人物：托勒密、哥白尼、第谷、开普勒...2、开普勒行星定律【知识固本】定律内容图示或公式开普勒第一定律(轨道定律) 所有行星绕太阳运动的轨道都是，太阳处在的一个焦点上开普勒第二定律(面积定律) 对任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等的时间内扫过的相等开普勒第三定律(周期定律) 所有行星轨道的半长轴的跟它的公转周期的的比都相等a3T2＝k，k是一个与行星无关的常量【深入思考】已知同一行星在轨道的两个位置的速度：近日点速度大小为v 1，远日点速度大小为v 2，近日点距太阳距离为r 1，远日点距太阳距离为r 2。

(1)v 1与v 2大小什么关系？ (2)试推导r 1v 1＝v 2r 2【考向洞察】近似计算可以使题目更加简单！ 【知识提升】①行星运动 近似圆 处理。

②开普勒行星运动定律不仅适用于行星绕太阳运转，对于卫星绕行星运转，也遵循类似的运动规律。

③比例系数k 与 有关，与行星或卫星质量无关，是个常量，但不是恒量，在不同的星系中，k 值 。

（二）万有引力定律 【知识固本】万有引力定律的内容：自然界中任何两个物体都相互吸引，引力的方向在它们的连线上，引力的大小与 成正比、与它们之间 成反比。

即F ＝ ，G 为引力常量，通常取G ＝6.67×10－11N ·m 2/kg 2，由物理学家卡文迪什测定。

第三章万有引力定律1．天体运动一、“地心说”和“日心说”之争【情境思考】托勒密和哥白尼分别是什么理论的代表人物？提示：托勒密提出“地心说”；哥白尼提出“日心说”。

1．地心说：地球是宇宙的中心，是静止不动的，太阳、月亮以及其他行星都绕地球运动。

代表人物是托勒密。

2．日心说：太阳是宇宙的中心，是静止不动的，地球和其他行星都绕太阳运动。

代表人物是哥白尼。

二、开普勒行星运动定律知识点一对开普勒行星运动定律的认识1．从空间分布上认识：行星的轨道都是椭圆，不同行星轨道的半长轴不同，即各行星的椭圆轨道大小不同，但所有轨道都有一个共同的焦点，太阳在此焦点上。

因此开普勒第一定律又叫焦点定律。

2．对速度大小的认识：(1)如图所示，如果时间间隔相等，即t2－t1＝t4－t3，由开普勒第二定律，面积S A＝S B，可见离太阳越近，行星在相等时间内经过的弧长越长，即行星的速率越大。

因此开普勒第二定律又叫面积定律。

(2)近日点、远日点分别是行星距离太阳的最近点、最远点，所以同一行星在近日点速度最大，在远日点速度最小。

3．对周期长短的认识：(1)行星公转周期跟轨道半长轴之间有依赖关系，椭圆轨道半长轴越长的行星，其公转周期越长；反之，其公转周期越短。

(2)该定律不仅适用于行星，也适用于其他天体。

例如，绕某一行星运动的不同卫星。

(3)研究行星时，常数k与行星无关，只与太阳有关。

研究其他天体时，常数k只与其中心天体有关。

地球绕太阳公转形成了四季交替现象。

地球绕太阳运动是否遵循开普勒行星运动定律？提示：遵循。

【典例】(2021·成都高一检测)在2021年春节联欢晚会上，“天问一号”火星探测器系统总设计师孙泽洲现场宣布：“天问一号”成功被火星捕获，成为火星的人造卫星。

这也正式拉开了我国探索火星的序幕。

结合开普勒行星运动定律，我们可以判断下列对火星的说法正确的是( )A．太阳位于火星运行轨道的中心B．火星绕太阳运行速度的大小始终相等C．火星和地球公转周期之比的二次方等于它们轨道半长轴之比的三次方D．相同时间内，火星与太阳连线扫过的面积等于地球与太阳连线扫过的面积【解析】选C。

北京师范大学肇庆附属学校2014-2015学年第二学期高一物理章节检测试题＆3.1 万有引力定律基础部分：1、许多科学家在物理学发展过程中做出了重要贡献，下列表述正确的是（B ）A. 亚里士多德发现了力是改变物体运动状态的原因，而不是维持物体运动的原因B. 开普勒三大定律揭示了行星的运动规律，为万有引力定律的发现奠定了基础C. 牛顿第一定律是通过多次实验总结出来的一条实验定律D. 库仑通过著名的扭秤实验测出了引力常量的数值2、第一次通过实验比较准确的测出引力常量的科学家是（ D ）A ． 牛顿B ． 伽利略C ．胡克D ． 卡文迪许3、关于万有引力定律的表达式F =G 221r m m ，下列说法中正确的是（A ） ①公式中G 为引力常量，它是由实验测得的，而不是人为规定的②当r 趋近于零时，万有引力趋于无穷大③m 1与m 2受到的引力总是大小相等的，而与m 1、m 2是否相等无关④m 1与m 2受到的引力是一对平衡力⑤用该公式可求出任何两个物体之间的万有引力A.①③⑤B.②④C.①②④D.①③4、开普勒第三定律对行星绕恒星的匀速圆周运动同样成立，即它的运动周期Ｔ的平方与轨道半径r 的三次方的比为常数.设32rT =k ，则常数k 的大小（C ） A.只与行星的质量有关 B.与恒星的质量及行星的质量有关C.只与恒星的质量有关D.与恒星的质量及行星的速度有关5、关于万有引力定律及其表达式122m m F G r，下列说法中正确的是（B ） A ．对于不同物体，G 取值不同 B ．G 是万有引力常量，由实验测得C ．两个物体彼此所受的万有引力方向相同D ．两个物体之间的万有引力是一对平衡力6、月球能绕地球做圆周运动，提供其向心力的是（C ）A ．月球的重力B ．地球的重力C ．地球对月球的万有引力D ．月球对地球的万有引力7、列叙述中的力，属于万有引力的是（ C ）A ．马拉车的力B ．钢绳吊起重物的力C ．太阳与地球之间的吸引力D ．两个异名磁极之问的吸引力8、对于质量为m1和质量为m2下列说法正确．．的是（ C ）A．公式中的G是引力常量，它是人为规定的B．当两物体间的距离r趋于零时，万有引力趋于无穷大C．两物体间的引力大小一定是相等的D．两个物体间的引力总是大小相等，方向相反的，是一对平衡力9、人类对行星运动规律的认识漫长而曲折。

高中物理教材目录(人教版)目录-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN高中物理教材目录（人教版）必修一第一章运动的描述第一节认识运动第二节时间位移第三节记录物体的运动信息第四节物体运动的速度第五节速度变化的快慢加速度第六节用图象描述直线运动本章复习与测试第二章探究匀变速直线运动规律第一节探究自由落体运动第二节自由落体运动规律第三节从自由落体到匀变速直线运动第四节匀变速直线运动与汽车行驶本章复习与测试第三章研究物体间的相互作用第一节探究形变与弹力的关系第二节研究摩擦力第三节力的等效和替换第四节力的合成与分解第五节共点力的平衡条件第六节作用力与反作用力本章复习与测试第四章力与运动第一节伽利略的理想实验与牛顿第一定律第二节影响加速度的因素第三节探究物体运动与受力的关系第四节牛顿第二定律第五节牛顿第二定律的应用第六节超重和失重第七节力学单位本章复习与测试必修二第一章抛体运动第01节什么是抛体运动第02节运动的合成与分解第03节竖直方向的抛体运动第04节平抛物体的运动第05节斜抛物体的运动本章复习与检测第二章圆周运动第01节匀速圆周运动第02节向心力第03节离心现象及其应用本章复习与检测第三章万有引力定律及其应用第01节万有引力定律第02节万有引力定律的应用第03节飞向太空本章复习与检测第四章机械能和能源第01节功第02节动能势能第03节探究外力做功与物体动能变化第04节机械能守恒定律第05节验证机械能守恒定律第06节能量能量转化与守恒定律第07节功率第08节能源的开发与利用本章复习与检测第五章经典力学与物理学的革命第01节经典力学的成就与局限性第02节经典时空观与相对论时空观第03节量子化现象第04节物理学—人类文明进步的阶梯本章复习与检测选修3-1第一章电场第01节认识电场第02节探究静电力第03节电场强度第04节电势和电势差第05节电场强度与电势差的关系第06节示波器的奥秘第07节了解电容器第08节静电与新技术本章复习与测试第二章电路第01节探究决定导线电阻的因素第02节对电阻的进一步研究第03节研究闭合电路第04节认识多用电表第05节电功率第06节走进门电路第07节了解集成电路本章复习与测试第三章磁场第01节我们周围的磁现象第02节认识磁场第03节探究安培力第04节安培力的应用第05节研究洛伦兹力第06节洛伦兹力与现代技术本章复习与测试选修3-2第一章电磁感应第01节电磁感应现象第02节研究产生感应电流的条件第03节探究感应电流的方向第04节法拉第电磁感应定律第05节法拉第电磁感应定律应用（一）第06节法拉第电磁感应定律应用（二）第07节自感现象及其应用第08节涡流现象及其应用本章复习与检测第二章交变电流第三章第01节认识变交电流第四章第02节交变电流的描述第五章第03节表征交变电流的物理量第六章第04节电感器对交变电流的作用第七章第05节电容器对交变电流的作用第八章第06节变压器第九章第07节远距离输电第十章本章复习与检测第三章传感器第01节认识传感器第02节探究传感器的原理第03节传感器的应用第04节用传感器制作自控装置第05节用传感器测磁感应强度本章复习与检测选修3-3第一章分子动理论第01节物体是由大量分子组成的第02节测量分子的大小第03节分子的热运动第04节分子间的相互作用力第05节物体的内能第06节气体分子运动的统计规律本章复习与检测第二章固体、液体和气体第三章第01节晶体的宏观特征第四章第02节晶体的微观结构第五章第03节固体新材料第六章第04节液体的性质液晶第七章第05节液体的表面张力第八章第06节气体状态量第九章第07节气体实验定律(Ⅰ)第十章第08节气体实验定律(Ⅱ)第十一章第09节饱和蒸汽空气的湿度第十二章本章复习与检测第十三章热力学基础第十四章第01节内能功热量第十五章第02节热力学第一定律第十六章第03节能量守恒定律第十七章第04节热力学第二定律第十八章第05节能源与可持续发展第十九章第06节研究性学能源的开发利用第二十章本章复习与测试选修3-4第一章机械振动第01节初识简谐运动第02节简谐运动的力和能量特征第03节简谐运动的公式描述第04节探究单摆的振动周期第05节用单摆测定重力加速度第06节受迫振动共振本章复习与检测第二章机械波第01节机械波的产生和传播第02节机械波的图象第03节惠更斯原理及其应用第04节波的干涉与衍射第05节多普勒效应本章复习与检测第三章电磁振荡与电磁波第四章第01节电磁振荡第02节电磁场与电磁波第03节电磁波的发射、传播和接收第04节电磁波谱第05节电磁波的应用本章复习与检测第四章光第01节光的折射定律第02节测定介质的折射率第03节认识光的全反射现象第04节光的干涉第05节用双缝干涉实验测定光的波长第06节光的衍射和偏振第07节激光本章复习与检测第五章相对论第01节狭义相对论的基本原理第02节时空相对性第03节质能方程与相对论速度合成第04节广义相对论第05节宇宙学简介本章复习与检测。

高中物理必修一第三章相互作用知识点总结第一篇：高中物理必修一第三章相互作用知识点总结高中物理必修一第三章相互作用复习资料板块一：基本知识点一、重力，基本相互作用1、力和力的图示2、力的作用效果3、力是物体与物体之间的相互作用（1）、施力物体（2）受力物体（3）力的相互性（牛顿第三定律）4、力的三要素：大小，方向，作用点5、重力：由于地球吸引而受的力大小G=mg 方向:竖直向下重心：重力的作用点由物体形状和质量分布共同决定均匀分布均匀、形状规则物体：几何对称中心不一定在物体身上6、四种基本作用（记住）（1）万有引力（2）电磁相互作用（3）强相互作用（4）弱相互作用二、弹力1、性质：接触力2、弹性形变：当外力撤去后物体恢复原来的形状3、弹力产生条件（形变的物体是施力物体）（1）挤压（2）发生弹性形变4、方向：与形变方向相反（①按照接触类型分：3类；②绳、杆、弹簧）5、常见弹力（1）压力垂直于接触面，指向被压物体（2）支持力垂直于接触面，指向被支持物体（3）拉力：沿绳子收缩方向（4）弹簧弹力方向：可短可长沿弹簧方向与形变方向相反6、弹力大小计算（胡克定律）（实验）F=kx k 劲度系数 N/m x 伸长量三、摩擦力产生条件：两个物体接触且粗糙（有弹力）有相对运动或相对运动趋势静摩擦力：相对运动趋势不代表物体一定静止静摩擦力方向：沿着接触面与运动趋势方向相反大小：0≤f≤Fmax 大小的计算方法：平衡或牛顿第二定律滑动摩擦力：有相对滑动不代表物体一定运动大小：f＝μN（注意N不一定等于mg）N 相互接触时产生的弹力四、力的合成与分解（力的合成实验）实验方法：等效替代求合力方法：平行四边形定则（合力是以两分力为邻边的平行四边形对角线，对角线长度即合力的大小，方向即合力的方向）合力与分力的关系1、合力可以比分力大，也可以比分力小2、夹角θ一定，θ为锐角，两分力增大，合力就增大3、当两个分力大小一定，夹角增大，合力就增大，夹角增大，合力就减小（0＜θ＜π）4、合力最大值F=F1+F2 最小值F=|F1-F2|（思考三力合成的合力范围）力的分解：已知合力，求替代F的两个力原则：分力与合力遵循平行四边形定则本质：力的合成的逆运算作分力的基本操作：明确分力的方向——以合力为对角线分力为邻边构建平行四边形计算法求合力、分力的实质：解三角形（三角函数的运算）五、受力分析步骤和方法 1.步骤（1）研究对象：受力物体（2）隔离开受力物体（3）顺序：①场力（重力，电磁力......）②弹力：（绳子拉力沿绳子方向；轻弹簧压缩或伸长与形变方向相反；轻杆可能沿杆，也可能不沿杆；垂直于接触面）③摩擦力静摩擦力方向1.求 2.假设滑动摩擦力方向与相对滑动方向相反④其它力（题中已知力）（4）检验是否有施力物体六、摩擦力分析根据运动状态分析：根据平衡或牛顿第二定律分析七、重难点模型1、三力平衡模型2、斜拉模型3、斜面模型（见右图）斜面倾角θ动摩擦因系数μ=tanθ 物体在斜面上匀速下滑μ＞tanθ 物体保持静止μ＜tanθ 物体在斜面上加速下滑板块二：必须会做的题类型一：概念辨析1.如图，重力大小为G的木块静止在水平地面上，对它施加一竖直向上且逐渐增大的力F，若F总小于G，下列说法中正确的是A.木块对地面的压力随F增大而减小B.木块对地面的压力就是木块的重力C.地面对木块的支持力的大小等于木块的重力大小D.地面对木块的支持力的大小等于木块对地面的压力大小2.关于弹力的说法，错误的是：A.物质互相接触，就有弹力的相互作用。