2021高一物理-3.2-万有引力定律-学案(教科版必修2).docx
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1、3.2 万有引力定律学习目标定位 1.了解万有引力定律得出的思维过程,知道地球上物体下落与天体运动的统一性.2.理解万有引力定律的含义,知道万有引力定律的适用范围和适用条件,会用万有引力定律解决相关引力计算问题.3.了解引力常量G.一、万有引力定律1内容:任何两个物体之间都存在相互作用的引力,引力的大小与这两个物体的质量的乘积成正比,与这两个物体之间的距离的平方成反比2公式:FG,式中r是指两个质点之间的距离,G是引力常量二、引力常量1数值:G6.671011Nm2/kg2.2首测者:英国物理学家卡文迪许.一、万有引力定律问题设计1若行星的质量为m,行星到太阳的距离为r,行星运行周期为T.则行
2、星需要的向心力的大小如何表示?答案行星需要的向心力F.2由开普勒第三定律k(常量)知太阳系中行星的公转周期随半径的变化而变化,故可把F中的周期T用r替换掉,请你试一试能得出怎样的结论?答案由开普勒第三定律k和F消去T得F42k即F.3依据牛顿第三定律,行星对太阳的力与太阳对行星的力是一对相互作用的性质相同的力,据此推知行星对太阳(受力物体)的力F有怎样的关系?答案行星对太阳的力F应当与太阳的质量M成正比,即F.4由上述2、3结论,结合FF可猜想太阳与行星间的引力满足什么关系式?答案太阳对行星的力为F,行星对太阳的力F,若这两个力相等,则会有FF.要点提炼1万有引力定律的表达式:FG.2万有引力
3、的特性(1)普遍性:万有引力存在于宇宙中任何两个有质量的物体之间(天体间、地面物体间、微观粒子间)(2)相互性:两个物体间相互作用的引力是一对作用力和反作用力,符合牛顿第三定律(3)宏观性:天体间万有引力很大,它是支配天体运动的缘由地面物体间、微观粒子间的万有引力很小,不足以影响物体的运动,故常忽视不计3万有引力公式的适用条件(1)两个质点间(2)两个质量分布均匀的球体间,其中r为两个球心间的距离(3)一个质量分布均匀的球体与球外一个质点间,r为球心到质点的距离4引力常量G6.671011 Nm2/kg2(1)物理意义:引力常量在数值上等于两个质量都是1 kg的质点相距1 m时的相互吸引力(2
4、)引力常量测定的意义卡文迪许利用扭秤装置通过转变小球的质量和距离,得到了G的数值及验证了万有引力定律的正确性引力常量的确定使万有引力定律能够进行定量的计算,显示出真正的有用价值二、万有引力和重力的关系图11万有引力和重力的关系:如图1所示,设地球的质量为M,半径为R,A处物体的质量为m,则物体受到地球的吸引力为F,方向指向地心O,由万有引力公式得FG.引力F可分解为F1、F2两个分力,其中F1为物体随地球自转做圆周运动的向心力F向,F2就是物体的重力mg.2近似关系:假如忽视地球自转,则万有引力和重力的关系:mg,g为地球表面的重力加速度3重力与高度的关系:若距离地面的高度为h,则mgG(R为
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