【优化方案】高中物理 第5章5.2 万有引力定律是怎样发现的课件 沪科必修2.ppt

52万有引力定律是怎万有引力定律是怎样发样发现现的的 核心要点突破核心要点突破课堂互动讲练课堂互动讲练课前自主学案课前自主学案知能优化训练知能优化训练5.2课标定位课标定位学学习习目目标标：1.了了解解人人类类对对天天体体运运动动认认识识的的发发展展史史，理理解开普勒三大定律解开普勒三大定律2了解万有引力定律得出的思路和了解万有引力定律得出的思路和过过程程3理解万有引力及万有引力定律的含理解万有引力及万有引力定律的含义义并会推并会推导导重重点点难难点点：重重点点：1.行行星星运运动动的的三三大大定定律律的的内内容容及及理理解解2万有引力定律的理解及万有引力定律的理解及应应用用难难点：万有引力定律的推点：万有引力定律的推导导及条件的理解及条件的理解课标课标定位定位定位定位课前自主学案课前自主学案一、托勒密集古代天文学研究之大成一、托勒密集古代天文学研究之大成公公元元150年年，托托勒勒密密构构筑筑了了宇宇宙宙“_”的的九九重重天天模模型型，他他的的这这个个模模型型能能够够预预报报相相当当长长时时间间内内的的_、_和和_的的发发生等生等二、哥白尼迎来了科学的春天二、哥白尼迎来了科学的春天1波波兰兰天文学家哥白尼天文学家哥白尼认为认为_是宇宙的是宇宙的中心，地球和其他行星都中心，地球和其他行星都绕绕_做匀速做匀速圆圆周运周运动动的学的学说说，又称，又称“日心地日心地动说动说”或或“日心体系日心体系”地心体系地心体系行星位置行星位置日食日食月食月食太阳太阳太阳太阳2哥白尼运用他的模型，不仅算出了每颗行星绕哥白尼运用他的模型，不仅算出了每颗行星绕太阳运行的太阳运行的_，而且第一次算出了每颗，而且第一次算出了每颗行星到太阳的行星到太阳的_三、开普勒提出行星运动三定律三、开普勒提出行星运动三定律1第第一一定定律律(轨轨道道定定律律)：所所有有行行星星围围绕绕太太阳阳运运动动的轨道都是的轨道都是_，太阳处于所有椭圆的一个，太阳处于所有椭圆的一个_上上2第二定律第二定律(面积定律面积定律)：对于每一颗行星而言，：对于每一颗行星而言，太阳和行星的连线在相等的时间内扫过相等的太阳和行星的连线在相等的时间内扫过相等的_周期周期距离距离椭圆椭圆公共焦点公共焦点面面积积3第三定律第三定律(周期定律周期定律)：所有行星：所有行星轨轨道道_与与_的比的比值值都都相等，用公式表示相等，用公式表示为为_.式中式中k是与行星是与行星无关的常量无关的常量开开普普勒勒三三定定律律同同样样适适用用于于卫卫星星绕绕行行星星的的运运动动，只只是比是比值值k的大小有所不同的大小有所不同半半长轴长轴的立方的立方公公转转周期的平方周期的平方四、发现万有引力的过程四、发现万有引力的过程1关于行星运动原因的猜想关于行星运动原因的猜想(1)英国的吉尔伯特猜想行星是靠太阳发出的英国的吉尔伯特猜想行星是靠太阳发出的_维持绕日运动的；维持绕日运动的；(2)法国数学家笛卡儿提出的法国数学家笛卡儿提出的_假设；假设；(3)法国天文学家布利奥首先提出法国天文学家布利奥首先提出_假设假设磁力磁力漩漩涡涡平方反比平方反比2站在巨人肩上的牛顿站在巨人肩上的牛顿(1)三大困难三大困难困难之一：无数学工具解决曲线运动问题困难之一：无数学工具解决曲线运动问题困困难难之之二二：缺缺乏乏理理论论工工具具计计算算天天体体各各部部分分对对行行星产生力的总效果星产生力的总效果困困难难之之三三：众众多多天天体体的的引引力力和和相相互互干干扰扰问问题题无无法解决法解决(2)牛顿利用牛顿利用_知识，运用知识，运用_的概念，的概念，把庞大天体的质量集中于把庞大天体的质量集中于_，提出了万有，提出了万有引力定律引力定律微微积积分分质质点点球心球心吸引吸引质质量的乘量的乘积积距离的二次方距离的二次方五、万有引力定律五、万有引力定律1内容：自然界中任何两个物体都是相互内容：自然界中任何两个物体都是相互_的，引力的大小跟的，引力的大小跟这这两个物体的两个物体的_成正比，跟它成正比，跟它们们的的_成反比成反比2公式：公式：_，式中，式中质质量的量的单单位位用用kg，距离的，距离的单单位用位用m，力的，力的单单位用位用N，G为为引引力常量，通常取力常量，通常取G6.671011 Nm2/kg2.3卡文迪许实验卡文迪许实验英国物理学家卡文迪许利用英国物理学家卡文迪许利用_测出测出了引力常量了引力常量由于卡文迪许测出引力常量由于卡文迪许测出引力常量G，才使得，才使得_有了真正的实用价值有了真正的实用价值知道知道G的值后，利用的值后，利用_便便可计算天体的质量可计算天体的质量扭秤扭秤万有引力定律万有引力定律万有引力定律万有引力定律思考感悟思考感悟苹苹果果落落向向地地球球而而不不是是地地球球向向上上碰碰到到苹苹果果，是是苹苹果果对地球的引力小于地球对苹果的引力吗？对地球的引力小于地球对苹果的引力吗？提示：提示：苹果与地球间的引力是大小相等的由于苹果与地球间的引力是大小相等的由于地球质量大，不可能产生明显的加速度地球质量大，不可能产生明显的加速度核心要点突破核心要点突破一、对开普勒三大定律的理解一、对开普勒三大定律的理解1开普勒第一定律开普勒第一定律(轨道定律轨道定律)：明确行星的轨道：明确行星的轨道都是椭圆，但椭圆轨道都很接近圆中学阶段分都是椭圆，但椭圆轨道都很接近圆中学阶段分析和处理天体运动时，可将行星的椭圆轨道简化析和处理天体运动时，可将行星的椭圆轨道简化为圆轨道来处理为圆轨道来处理2开普勒第二定律开普勒第二定律(面积定律面积定律)：指出对于每一个：指出对于每一个行星，其与太阳的连线在相等的时间内扫过相等行星，其与太阳的连线在相等的时间内扫过相等的面积这一定律反映出同一颗行星在远日点的的面积这一定律反映出同一颗行星在远日点的速率小于近日点的速率速率小于近日点的速率特特别别提提醒醒：(1)k是是一一个个与与行行星星无无关关的的常常量量，在在不不同同的的星星系系中中k值值不不同同，k值值只只与与系系统统的的中中心心天天体体有有关关(2)T是公转周期，不是自转周期是公转周期，不是自转周期即时应用即时应用(即时突破，小试牛刀即时突破，小试牛刀)1关关于于天天体体的的运运动动轨轨道道和和相相对对位位置置，下下列列说说法法中中正确的是正确的是()A所有天体绕另一天体运动的轨迹均为椭圆所有天体绕另一天体运动的轨迹均为椭圆B人人造造地地球球卫卫星星的的轨轨迹迹也也应应该该是是椭椭圆圆，而而不不同同的人造地球卫星椭圆轨道的焦点都是同一个的人造地球卫星椭圆轨道的焦点都是同一个C太太阳阳的的位位置置总总在在太太阳阳系系中中各各大大行行星星绕绕太太阳阳运运动轨道的焦点上，因此，太阳是绝对静止的恒星动轨道的焦点上，因此，太阳是绝对静止的恒星D任何中心天体与绕其运动的天体之间，相对任何中心天体与绕其运动的天体之间，相对位置是保持不变的位置是保持不变的解析：解析：选选AB.根据开普勒第一定律，即轨道定根据开普勒第一定律，即轨道定律，一个天体绕另一个天体运动时，绕行天体律，一个天体绕另一个天体运动时，绕行天体的轨迹都是椭圆，即使是人造天体的轨迹都是椭圆，即使是人造天体卫星、卫星、航天器等也应如此，而且，中心天体位于各个航天器等也应如此，而且，中心天体位于各个椭圆轨道的焦点上所以椭圆轨道的焦点上所以A、B正确选项正确选项C错错在认为太阳是绝对静止的恒星，宇宙万物间，在认为太阳是绝对静止的恒星，宇宙万物间，绝对静止的物体和天体是不存在的中心天体绝对静止的物体和天体是不存在的中心天体和绕其运动的天体的相对位置随着环绕运动天和绕其运动的天体的相对位置随着环绕运动天体位置的变化而变化，不变的是中心天体始终体位置的变化而变化，不变的是中心天体始终位于椭圆轨道的焦点上，故位于椭圆轨道的焦点上，故D项是错误的项是错误的二、对万有引力定律的理解二、对万有引力定律的理解1万有引力特点的理解万有引力特点的理解(1)万有引力存在于宇宙间任何有质量的两个物体万有引力存在于宇宙间任何有质量的两个物体之间，是自然界中一种基本相互作用的规律之间，是自然界中一种基本相互作用的规律(2)两个物体间的万有引力是一对作用力与反作用两个物体间的万有引力是一对作用力与反作用力力2对万有引力定律的理解对万有引力定律的理解四性四性内容内容普遍普遍性性万有引力不仅存在于太阳与行星、地球与万有引力不仅存在于太阳与行星、地球与月球之间，宇宙间任何两个有质量的物体月球之间，宇宙间任何两个有质量的物体之间都存在着这种相互吸引的力之间都存在着这种相互吸引的力相互相互性性两个有质量的物体之间的万有引力是一对两个有质量的物体之间的万有引力是一对作用力和反作用力，总是满足大小相等，作用力和反作用力，总是满足大小相等，方向相反，作用在两个物体上方向相反，作用在两个物体上四性四性内容内容宏观宏观性性在地面上的一般物体之间，由于质量比较在地面上的一般物体之间，由于质量比较小，物体间的万有引力比较小，与其他力小，物体间的万有引力比较小，与其他力比较可忽略不计，但在质量巨大的天体之比较可忽略不计，但在质量巨大的天体之间，或天体与其附近的物体之间，万有引间，或天体与其附近的物体之间，万有引力起着决定性作用力起着决定性作用特殊特殊性性两个物体之间的万有引力只与它们本身的两个物体之间的万有引力只与它们本身的质量和它们间的距离有关，而与所在空间质量和它们间的距离有关，而与所在空间的性质无关，也与周围是否存在其他物体的性质无关，也与周围是否存在其他物体及物体的运动状态无关及物体的运动状态无关图图511即时应用即时应用(即时突破，小试牛刀即时突破，小试牛刀)3地球的半径为地球的半径为6.37106 m，地球质量为，地球质量为5.981024kg，地球表面上质量为，地球表面上质量为1.0 kg的物体受的物体受到的地球的万有引力是到的地球的万有引力是_N若若g9.8 m/s2，物体受到的重力为，物体受到的重力为_ N，比较它们，比较它们的差别的差别_答案：答案：9.8299.8在地球表面及其附近，物在地球表面及其附近，物体受到的万有引力近似等于物体的重力的大小体受到的万有引力近似等于物体的重力的大小课堂互动讲练课堂互动讲练开普勒定律的应用开普勒定律的应用类型一类型一例例例例1 1飞飞船沿半径船沿半径为为R的的圆圆周周绕绕地地球运球运动动，其周期，其周期为为T，地球半径，地球半径为为R0，如果，如果飞飞船要返回地面，可船要返回地面，可在在轨轨道上某点道上某点A处处将速率降到适将速率降到适当数当数值值，从而使，从而使飞飞船沿着以地心船沿着以地心为为焦点的焦点的椭圆轨椭圆轨道运道运动动，椭圆椭圆与与地球表面在地球表面在B点相切，如点相切，如图图512所示，求所示，求飞飞船由船由A点到点到B点所点所需的需的时间时间？图图512万有引力定律的应用万有引力定律的应用类型二类型二例例例例2 2(2011年河南开封高一年河南开封高一期末期末)如如图图513所示，在所示，在距一距一质质量量为为M、半径、半径为为R、密、密度均匀的球体度均匀的球体R处处有一有一质质量量为为m的的质质点，此点，此时时，M对对m的的万有引力万有引力为为F1.当从当从M中挖去中挖去一半径一半径为为R/2的球体的球体时时，剩下，剩下部分部分对对m的万有引力的万有引力为为F2.则则F1和和F2的比是多少？的比是多少？图图513【方法方法总结总结】运用运用“割割补补”求合力的方法求合力的方法应应注注意，所意，所“割割”或所或所“补补”的物体的物体应应是是质质量分布均匀量分布均匀的物体，否的物体，否则则其其质质心位置不在其几何中心心位置不在其几何中心求某位置的重力加速度求某位置的重力加速度类型三类型三例例例例3 3【答案答案】A本部分内容讲解结束本部分内容讲解结束点此点此进进入入课课件目件目录录按按ESC键键退出全屏播放退出全屏播放谢谢谢谢使用使用