2018_2019学年高中物理第5章万有引力定律及其应用章末总结课件鲁科版必修2

- 1 - 万有引力定律及引力常量的测定-知识探讨

合作与讨论

(一)开普勒认为,行星绕太阳转.但我们日常看到的是太阳从东方升起,又落到西方,也就是说,我们看到的现象似乎是太阳绕着地球转,这种现象的原因是___________.

我的思路：这是由于相对运动的结果.

(二)开普勒第二定律的内容是：对于每一个行星而言,太阳和行星的连线在相等的时间内扫过相等的面积.结合开普勒第一定律,讨论行星在椭圆运动中,在远日点速度最小还是在近日点速度最小.

我的思路：因为行星在绕太阳运动时,轨道是椭圆,近日点的行星与太阳的距离小,连线扫过的面积不变,所以近日点速度大.

思考过程

1.行星运动的三大规律(开普勒三定律)

(1)所有的行星分别在不同的椭圆轨道上围绕太阳运动,太阳处在这些椭圆的一个焦

点上.

(2)对每个行星而言,行星和太阳的连线在任意相等的时间内扫过的面积都相等(“面积速度”不变).

(3)所有行星的椭圆轨道的半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等.其表

达式:

R3/T2=k,其中R是椭圆轨道的半长轴,T是行星绕太阳公转的周期,k是一个与行星无关的常量.

2.万有引力定律

(1)万有引力：宇宙间任何有质量的物体之间的相互作用.

(2)万有引力定律：宇宙间的一切物体都是相互吸引的.两个物体间的引力大小,跟它们质量的乘积成正比,跟它们的距离的平方成反比.

F=G2rMm

式中：G为万有引力常量G=6.67×10－11 N·m2/kg2,r为两物体的中心距离,引力是相互的(遵循牛顿第三定律).

(3)万有引力定律中的距离r,其含义是两个质点间的距离.两个物体相距很远,则物体一般可以视为质点.但如果是规则形状的均匀物体相距较近,则应把r理解为它们的几何中心的距离.例如物体是两个球体,r就是两个球心间的距离.

(4)在质量为M、半径为R的地球表面上,如果忽略地球自转的影响,质量为m的物体的重力加速度g,可以认为是地球对它的万有引力产生的,由万有引力与牛顿第二定律得:

中学物理第5章万有引力定律及其应用章末总结学案鲁科版

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中学物理第5章万有引力定律及其应用章末总结学案鲁科版 本文简介：第5章万有引力定律及其应用章末总结一、天体(卫星)运动问题的处理分析处理天体运动问题，要抓住“一个模型”“两个思路”，区分“三个不同”。1.一个模型：无论是自然天体(如行星等)，还是人造天体(如人造卫星、空间站等)，只要天体的运动轨迹为圆形，就可将其简化为质点的匀速圆周运动。2.两个思路(1)全部做

中学物理第5章万有引力定律及其应用章末总结学案鲁科版 本文内容：

第5章

万有引力定律及其应用

章末总结

一、天体(卫星)运动问题的处理

分析处理天体运动问题，要抓住“一个模型”“两个思路”，区分“三个不同”。

1.一个模型：无论是自然天体(如行星等)，还是人造天体(如人造卫星、空间站等)，只要天体的运动轨迹为圆形，就可将其简化为质点的匀速圆周运动。

2.两个思路 (1)全部做圆周运动的天体，所需的向心力都来自万有引力。因此，向心力等于万有引力，据此所列方程是探究天体运动的根本关系式，即

G＝m＝mω2r＝mr＝ma。

(2)不考虑地球或其他天体自转影响时，物体在地球或其他天体外表受到的万有引力约等于物体的重力，即G＝mg，变形得GM＝gR2。

3.三个不同

(1)不同公式中r的含义不同。在万有引力定律公式(F＝G)中，r的含义是两质点间的距离；在向心力公式(F＝m＝mω2r)中，r的含义是质点运动的轨道半径。当一个天体绕另一个天体做匀速圆周运动时，两式中的r相等。

(2)运行速度、放射速度和宇宙速度的含义不同。

(3)卫星的向心加速度a、地球外表的重力加速度g、在地球外表的物体随地球自转做匀速圆周运动的向心加速度a′的含义不同。

第1节 万有引力定律及引力常量的测定

一、行星运行的规律

开普勒三定律

定律 内容 公式或图示

开普勒第一定律 所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳位于椭圆的一个焦点上

开普勒第二定律 太阳与任何一个行星的连线(矢径)在相等的时间内扫过的面积相等

开普勒第三定律 行星绕太阳运行轨道的半长轴r的立方与其公转周期T的平方成正比 公式：错误!＝k,k是一个与行星质量无关的常量

1．开普勒行星运动的三大定律

第一定律：所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳位于椭圆的一个焦点上。

第二定律：太阳与任何一个行星的连线（矢径）在相等的时间内扫过的面积相等。

第三定律：行星绕太阳运行轨道半长轴r的立方与其公转周期T的平方成正比，即错误!＝k。

2．万有引力的大小与物体质量的乘积成正比，与物体间距离的平方成反比，即F＝G错误!，方向沿两物体的连线。

3．卡文迪许利用扭秤实验测得引力常量G＝6.67×10－11m3/(kg·s2），被称为“能称出地球质量的人”。 二、万有引力定律

1．万有引力定律

内容

自然界中任何两个物体都是相互吸引的,引力的方向沿两物体的连线，引力的大小F与这两个物体质量的乘积m1m2成正比,与这两个物体间距离r的平方成反比

公式 F＝错误!，G＝6。67×10－11_m3/(kg·s2),r指两个质点间的距离,对于匀质球体,就是两球心间的距离

条件 适用于两质点间的相互作用

2．“月－地”检验

证明了地球与物体间的引力和天体间的引力具有相同性质，遵循同样的规律。

三、引力常量的测定及其意义

1．测定：在1798年，英国物理学家卡文迪许利用扭秤实验,较准确地测出了引力常量。

2．意义：使万有引力定律能进行定量运算,显示出其真正的实用价值。

3．知道G的值后,利用万有引力定律可以计算出天体的质量，卡文迪许也因此被称为“能称出地球质量的人”。

1．自主思考——判一判

(1)开普勒定律仅用于行星绕太阳的运动。(×)

万有引力定律万有引力恒量的测定

一、教学目标

1．在开普勒第三定律的基础上，推导取得万有引力定律，使学生对此规律有初步理解。

2．介绍万有引力恒量的测定方式，增加学生对万有引力定律的感性熟悉。

3．通过牛顿发觉万有引力定律的试探进程和卡文迪许扭秤的设计方式，渗透科学发觉与科学实验的方式论教育。

二、重点、难点分析

1．万有引力定律的推导进程，既是本节课的重点，又是学生理解的难点，所以要按照学生反映，调节讲解速度及方式。

2．由于一般物体间的万有引力极小，学生对此缺乏感性熟悉，又无法进行演示实验，故应增强举例。

三、教具

卡文迪许扭秤模型。

四、教学进程

(一)引入新课

1．引课：前面咱们已经学习了有关圆周运动的知识，咱们明白做圆周运动的物体都需要一个向心力，而向心力是一种效果力，是由物体所受实际力的合力或分力来提供的。另外咱们还明白，月球是绕地球做圆周运动的，那么咱们想过没有，月球做圆周运动的向心力是由谁来提供的呢？(学生一般会回答：地球对月球有引力。)

咱们再来看一个实验：我把一个粉笔头由静止释放，粉笔头会下落到地面。

实验：粉笔头自由下落。

同窗们想过没有，粉笔头为何是向下运动，而不是向其他方向运动呢？同窗可能会说，重力的方向是竖直向下的，那么重力又是怎么产生的呢？地球对粉笔头的引力与地球对月球的引力是不是一种力呢？(学生一般会回答：是。)那个问题也是300连年前牛顿苦思冥想的问题，牛顿的结论也是：yes。

既然地球对粉笔头的引力与地球对月球有引力是一种力，那么这种力是由什么因素决定的，是只有地球对物体有这种力呢，仍是所有物体间都存在这种力呢？这就是咱们今天要研究的万有引力定律。

板书：万有引力定律 (二)教学进程

1．万有引力定律的推导

第一让咱们回到牛顿的年代，从他的角度进行一下试探吧。那时“日心说”已在科学界大体否定了“地心说”，若是以为只有地球对物体存在引力，即地球是一个特殊物体，则必将会退回“地球是宇宙中心”的说法，而以为物体间普遍存在着引力，可这种引力在生活中又难以观察到，原因是什么呢？(学生可能会答出：一般物体间，这种引力很小。如不能答出，教师可诱导。)所以要研究这种引力，只能从这种引力表现比较明显的物体——天体的问题入手。那时有一个天文学家开普勒通过观测数据取得了一个规律：所有行星轨道半径的3次方与运动周期的2次方之比是一个定值，即开普勒第