必修二 万有引力 学案

必修二 万有引力 学案
必修二 万有引力 学案

第1节天体运动

【学习目标】

1、了解人类认识天体运动的历史过程。

2、理解开普勒三定律的内容及其简单应用,掌握在高中阶段处理行星运动的基本方法。

3、知道太阳与行星间的引力与哪些因素有关。

4、学习科学家发现万有引力定律的过程与方法。

【德育目标】

了解人类认识自然的一个精彩历史片段与一种科学的分析方法,体会科学家们追求真理的不屈不饶的精神。 【自主学习】

一、人类认识天体运动的历史

1、“地心说”的内容及代表人物:

2、“日心说”的内容及代表人物: 二、开普勒行星运动定律的内容

开普勒第一定律: 。 开普勒第二定律: 。 开普勒第三定律: 。

即:k T

a 23

在高中阶段的学习中,多数行星运动的轨道能够按圆来处理。

【典型例题】

例1、海王星的公转周期约为5.19×109s ,地球的公转周期为3.16×107

s ,则海王星与太阳的平均距离约为地球与太阳的平均距离的多少倍?

例2、有一颗太阳的小行星,质量是1.0×1021

kg ,它的轨道半径是地球绕太阳运动半径的2.77倍,求这颗小行星绕太阳一周所需要的时间。

例3、16世纪,哥白尼根据天文观测的大量资料,经过40多年的天文观测和潜心研究,提出了“日心说”的如下四个观点,这四个论点目前看存在缺陷的是( )

A 、宇宙的中心是太阳,所有行星都在绕太阳做匀速圆周运动。

B 、地球是绕太阳做匀速圆周运动的行星,月球是绕地球做匀速圆周运动的卫星,它绕地球运转的同时还跟地球一起绕太阳运动。

C 、天穹不转动,因为地球每天自西向东自转一周,造成天体每天东升西落的现象。

D 、与日地距离相比,恒星离地球都十分遥远,比日地间的距离大得多。

例4.假设已知月球绕地球做匀速圆周运动,万有引力提供向心力,假如地球对月球的万有引力突然消失,则月球的运动情况如何?若地球对月球的万有引力突然增加或减少,月球又如何运动呢?

【针对训练】

1、某一人造卫星绕地球做匀速圆周运动,其轨道半径为月球绕地球轨道半径的1/3则此卫星运行的周期大约是:( )

A .1-4天之间

B .4-8天之间

C .8-16天之间

D .16-20天之间 2、两行星运行周期之比为1:2,其运行轨道的半长轴之比为:( )

A.

21 B. 2

2 C. 3

2

2

1

D.

3

2

1

3、地球到太阳的距离是水星到太阳距离的2.6倍,那么地球和水星绕太阳运转的线速度之比是多少?(设地

球和水星绕太阳运转的轨道是圆轨道)

4.关于日心说被人们所接受的原因是 ( ) A .以地球为中心来研究天体的运动有很多无法解决的问题 B .以太阳为中心,许多问题都可以解决,行星的运动的描述也变得简单了 C .地球是围绕太阳转的D .太阳总是从东面升起从西面落下

5、考察太阳M 的卫星甲和地球m(m

A 、r 1>r 2

B 、r 1

C 、r 1=r 2

D 、无法比较

6、设月球绕地球运动的周期为27天,则地球的同步卫星到地球中心的距离r 与月球中心到地球中心的距离R 之比r/R 为( )

A. 1/3

B. 1/9

C. 1/27

D. 1/18 【学后反思】

第2节万有引力定律

【学习目标】

1、会用牛顿运动定律,向心加速度公式和开普勒行星运动三大定律导出太阳与行星间的引力公式

2、了解“月——地检验”的理论推导过程

3、理解万有引力定律

4、理解万有引力常量的测量方法、意义 【德育目标】

培养了学生的合作探究能力

【自主学习】 1、牛顿运动定律 2、向心力公式:

3、开普勒三大行星运动定律 物体做曲线运动的条件:

思:1、行星绕太阳做椭圆(曲线)运动的原因是什么?

2、行星受到的力的施力物体有,其中对行星的作用力起主要作用

【合作探究一】

探究:太阳对行星的作用力

思:太阳对行星的作用力是力,方向

猜想:太阳与行星间的引力的大小与什么因素有关? 有什么样的关系 数学推导,验证猜想

1、建立模型由于行星绕太阳运动的椭圆轨道接近于,可以把行星绕太阳的运动看作运动,画出图像(行星质量m ,

太阳质量M ,行星距太阳距离r ) 2、求出太阳与行星间的引力 (1)、行星做运动,引力就是力 (2)、进行数学推导

=n F T

r

v π2==k =?n F

结论:太阳系内,对所有行星而言,k 值,表明太阳对不同行星的引力,与行星的成正比,与太阳距行星的距离的

成反比,即2

r m F ∝

思:上面我们讨论了太阳对行星的引力,行星对太阳是否有力的作用?是什么力? 3、行星对太阳的力

由牛顿第三定律可知,太阳对行星的引力与行星对太阳的引力关系是。

运用类比法,行星对太阳的引力大小应与的质量成正比,与的二次方成反比。 总结:由于太阳与行星间的引力与和成正比,与的二次方成反比,即2

r mM

F ∝,写成等式为,其中

G 为比例常数。 思:上述结论是否使用于其他天体之间?(如地球与月球之间)

【典型例题】

例1、下面关于太阳对行星的引力的说法中正确的是( ) A 、太阳对行星的引力等于行星做匀速圆周运动的向心力

B 、太阳对行星的引力大小与太阳的质量成正比,与行星和太阳间的距离平方成反比

C 、太阳对行星的引力是由实验得出的

D 、太阳对行星的引力规律是由开普勒定律和行星绕太阳做匀速圆周运动的规律推导出来的

例2、已知太阳的质量为M ,地球的质量为m 1,月球的质量为m 2,当发生日全食时,太阳、月亮、地球几乎在同

一直线上,且月亮位于太阳和地球的中间,如果所示,设月亮到太阳的距离为α,地球到月亮的距离为b ,则太阳对地球的引力F 1和对月球的引力F 2的大小之比是多少?

探究:1、在上题中,求发生月全食时,太阳对月亮的引力F 1和地球对月亮的引力F 2的大小之比

【合作探究二】“月——地检验”

猜想:太阳对行星间的引力与地球对苹果的引力是同一种力,应该遵从相同的规律。

太阳对行星间的引力与成正比,与成反比

地球对苹果的引力表现为苹果的重力,与成正比,与成反比

验证猜想:由于太阳与行星间引力与地球与月亮间引力是同一种力,我们用地球对月亮的引力和地球对苹果的引力也做验证

1、与苹果质量m 的关系:G=,结论

2、与距离地球的距离r 的关系:由牛顿第二定律可知F=m α,所以有ma r mM G F ==2,可得2r

GM

a =,所以地球对物体引力产生的加速度与它们距离地球的距离成反比。

已知:月地距离月地r =3.8×108

m ,地球半径地r =6.4×106

m ,地球表面的重力加速度为g=9.8m/s 2

,月球公转周期是

27.3天,试求(1)月球运动的向心加速度与地球表面的重力加速度之比

(2)

=2

2月地

r r

思考:这个计算结果说明了什么?

结论:,我们再大胆猜测一下,是否任意两个物体之间都存在这样的引力呢? 万有引力定律

内容:自然界中两个物体都相互,引力的方向,引力的大小与物体的成正比,与它们之间的成反比。 公式:公式中物理量的单位:m 1、m 2力距离 G 是比例系数,叫做,适用于两个物体之间。 引力常量

思考:由万有引力定律可知,任意两个物体之间都存在这个引力,那么我们为什么对生活中的许多物体之间感觉不到这个力呢?

一般质量的物体之间引力,说明引力常量G 值很,因而在牛顿发现万有引力定律后,因为G 无法测得,在此后很长时间里,万有引力定律得不到证明和很好的应用,直到100多年后,由英国物理学家通过在实验室中测量几个铅球之间的引力,比较准确的得到了G 的数值。现在我们通常取G=,引力常量是自然界中少数几个最重要的物理量之一。 引力常量的意义:1、证明了万有引力定律的正确性;2、使万有引力定律可用于计算

【典型例题】

(一)对万有引力定律的理解普遍性、相互性、宏观性、特殊性

例1、估算两个质量为50Kg 的同学相距0.5m 时之间的万有引力是多大?

地球质量为6.0×1024Kg ,太阳的质量为2.0×1030Kg ,地球距太阳距离1.5×1011

m ,求太阳对地球的引力 特殊性:万有引力取决于两个物体的质量和它们之间的距离,与所处的环境无关

(二)对万有引力定律中距离r 的理解

1、物体相距很远,可以看做质点,为质点间的距离;

2、物体相距较近不能看作质点时,若物体为质量均匀形状规则的球体,r 为球心间的距离;

3、物体不能看做质点时,可用微元法,把物体分成许多组成部分,每部分都可以看做质点,然后求合力。

例2、某物体在地面上受到地球对它的万有引力为F ,为使此物体受到的引力减小到F/4,应把此物体置于距地面的高度为(R 为地球半径)( )

A 、R

B 、2R

C 、3R

D 、4R

拓展训练:1、设地球是半径R 的均匀球体,质量为M ,设质量m 的物体放在地球中心,则物体所受到的万有引力为( ) A 、零 B 、

2

R

GmM

C 、无穷大

D 、无法判定

【学后反思】

第3节 万有引力定律的应用

【学习目标】

1、了解万有引力定律在天文学上的应用

2、会用万有引力定律计算天体的质量和密度

3、掌握综合运用万有引力定律和圆周运动学知识分析具体问题的方法

【能力目标】

通过求解太阳.地球的质量,培养学生理论联系实际的运用能力

【德育目标】

通过介绍用万有引力定律发现未知天体的过程,使学生懂得理论来源于实践,反过来又可以指导实践的辨证唯物主义观点

【自主学习】

一.天体质量的估算

对一个物体的物理特性进行测量的方法主要有两种:直接测量和间接测量。而直接测量往往很困难,无法测出结果,所以间接测量就成为一种非常有用的方法,但间接测量需要科学的方法和科学理论作为依据。

求天体质量的方法主要有两种:

一种方法是根据重力加速度求天体质量,即引力=重力mg=GMm/R2;

1、已知地球表面的重力加速度为g,引力常量为G,地球半径为R,则地球质量M=

另一种方法是根据天体的圆周运动,即其向心力由万有引力提供:

2、某行星的一颗小卫星在半径为r的圆轨道上绕行星运行,运行的周期是T。已知引力常量为G,这个行星的质量M=

二.发现未知天体

例题:关于万有引力定律应用于天文学研究上的事实,下列说法中正确的是( )

A.天王星.海王星和冥王星都是运用万有引力定律,经过大量计算以后发现的

B.在18世纪已发现的7个行星中,人们发现第七个行星天王星的运动轨道总是根据万有引力定律计算出来的理论轨道有较大的偏差,于是有人推测在天王星轨道外还有一个行星,是它的存在引起上述偏差.

C.海王星是运用万有引力定律,经过大量计算以后发现的

D. 冥王星是英国的亚当斯和法国的勒维列运用万有引力定律,经过大量计算以后发现的

【典型例题】

解决天体运动问题的基本思路:

Ⅰ、很多天体运动都可以近似地看成圆周运动,其向心力由万有引力提供。

[例1] 已知太阳光从太阳射到地球需时间500s,地球公转轨道可近似看成圆轨道,地球半径为6400km,试计算太阳质量M与地球质量m之比?

[跟踪练习1] 所有行星绕太阳运转其轨道半径的立方和运转周期的平方的比值即r3/T2=k,那么k的大小决定于( ) A.只与行星质量有关 B.只与恒星质量有关

C.与行星及恒星的质量都有关

D.与恒星质量及行星的速率有关

Ⅱ、地球表面物体的重力近似等于物体受到地球的引力。

[例2] 某物体在地面上受到的重力为160N,将它放置在卫星中,在卫星以a=1/2 g随火箭向上加速度上升的过程中,

当物体与卫星中的支持物的相互挤压力为90N时,求此时卫星距地球表面有多远? (地球半径R=6.4×103km,g=10m/s2)

估算天体的密度

[例3]一艘宇宙飞船飞近某一个不知名的行星,并进入靠近该行星表面的圆形轨道,宇航员进行预定的考察工作,宇航员能不能仅用一只表通过测定时间来测定该行星的密度? 说明理由及推导过程.

双星问题

[例4]两个星球组成双星,它们在相互之间的万有引力作用下,绕连线上某点做周期相同的匀速圆周运动,现测得两星中心距离为R,其运动周期为T,求两星的总质量?

【学后反思】

第4节人造卫星宇宙速度

【学习目标】

1.了解卫星的发射运行等情况;

2.了解飞船飞入太空的情况;

3.知道三个宇宙速度的含义,会推导第一宇宙速度。 【德育目标】

结合本节内容谈谈人造卫星发射和应用的历史,激发学生学习这部分知识的兴趣。 【自主学习】 一、宇宙速度

1、第一宇宙速度是在地面发射卫星的最小速度,也是近地圆轨道上卫星的运行速度. 计算第一宇宙速度有两种方法:

(1)由G Mm R 2=m v 2R 得:v =(2)由mg =m v 2

R 得:v =

2、第二宇宙速度:

3、第三宇宙速度:

[学以致用1] .某人在一星球上以速率v 竖直上抛一物体,经时间t 后,物体以速率v 落回手中.已知该星球的半径为R ,求该星球上的第一宇宙速度.

[学以致用2] (2014江苏)已知地球的质量约为火星质量的10倍,地球的半径约为火星半径的2倍,则航天器在火星表面附近绕火星做匀速圆周运动的速率约为( )

A .3.5 km/s

B .5.0 km/s

C .17.7 km/s

D .35.2 km/s

二、人造卫星

探究:请根据万有引力和圆周运动部分的相关知识推导出做匀速圆周运动的卫星的线速度v 、角速度ω、周期T 、向心加速度a 与半径r 之间关系的表达式: V= ω=T= a=

思考:人造卫星的线速度v 、角速度ω、周期T 、向心加速度a 与半径r 之间关系特点:

[学以致用1] 假如一颗做匀速圆周运动的人造地球卫星的轨道半径增加1倍,仍做匀速圆周运动,则 A.根据公式2

F r Mm

G

=,可知地球提供的向心力将减小为原来的1/4 B.根据公式r v ω=,可知卫星运动的线速度将增大为原来的2倍

C.根据公式r

v m F 2

=,可知卫星所需的向心力将减小为原来的1/2

D.根据公式2

F ωmr =,可知地球提供的向心力将增大为原来的2倍

[学以致用2]如图所示是在同一轨道平面上的三颗不同的人造地球卫星,关于各物理量的关系,下列说法正确的是( )

A .根据v =gr ,可知v

A

B

B .根据万有引力定律,可知卫星所受地球引力F A >F B >F

C C .角速度ωA >ωB >ωC

D .向心加速度a A

同步卫星是指相对于地面静止的卫星,又叫通讯卫星,其特点如下: (1)同步卫星的运行方向和地球自转方向一致;

(2)同步卫星的运转周期和地球自转周期相同,即T =24 h ; (3)同步卫星的运行角速度等于地球自转的角速度;

(4)所有的同步卫星都在赤道的正上方,因为要与地球同步,同步卫星的轨道平面必须与赤道平面重合;

(5)同步卫星的高度固定不变,由G Mm (R +h )2=m 4π2

T 2(R +h),mg =G Mm R 2,得离地高度h =3.6×104

km.

[学以致用1] 据报道,我国数据中继卫星“天链一号01星”于4月25日在西昌卫星发射中心发射升空,经过4次变轨控制后,于5月1日成功定点在东经77°赤道上空的同步轨道.关于成功定点后的“天链一号01星”,下列说法正确的是( )

A .运行速度大于7.9 km/s

B .离地面高度一定,相对地面静止

C .绕地球运行的角速度比月球绕地球运行的角速度大

D .向心加速度与静止在赤道上物体的向心加速度大小相等 四、卫星变轨问题

卫星在运动中的“变轨”有两种情况:离心运动和向心运动.

当万有引力恰好提供卫星所需的向心力,即G Mm r 2=m v 2

r 时,卫星做匀速圆周运动;当某时刻速度发生突变,所需的

向心力也会发生突变,而突变瞬间万有引力不变.

1.制动变轨:卫星的速率变小时,使得万有引力大于所需向心力,即G Mm r 2>m v 2

r ,卫星做近心运动,轨道半径将变

小.所以要使卫星的轨道半径变小,需开动反冲发动机使卫星做减速运动.

2.加速变轨:卫星的速率变大时,使得万有引力小于所需向心力,即G Mm r 2

2

r ,卫星做离心运动,轨道半径将变大.所

以要使卫星的轨道半径变大,需开动反冲发动机使卫星做加速运动.

[学以致用1]2013年12月10日21时20分,“嫦娥三号”发动机成功点火,开始实施变轨控制,由距月面平均高度100 km 的环月轨道成功进入近月点高度15 km 、远月点高度100 km 的椭圆轨道.关于“嫦娥三号”,下列说法

正确的是( )

A .“嫦娥三号”的发射速度大于7.9 km/s

B .“嫦娥三号”在环月轨道上的运行周期大于在椭圆轨道上的运行周期

C .“嫦娥三号”变轨前沿圆轨道运动的加速度大于变轨后通过椭圆轨道远月点时的加速度

D .“嫦娥三号”变轨前需要先点火加速

[学以致用2] 在发射同步卫星时,先将卫星发射至近地圆轨道1,然后再次点火进入椭圆形的过渡轨道2,最后将卫星送入同步轨道3.轨道1、2相切于Q 点,2、3相切于P 点,则当卫星分别在1、2、3轨道上正常运行时,以下说法正确的是( )

A .卫星在轨道3上的速率大于在轨道1上的速率

B .卫星在轨道3上的角速度大于在轨道1上的角速度

C .卫星在轨道2上经过P 点时的加速度等于它在轨道3上经过P 点时的加速度

D .卫星在轨道3上的加速度小于在轨道1上的加速度 【学后反思】

复习课万有引力定律

【知识要点】 1.万有引力定律:

(1)内容:自然界中任何两个物体都是相互吸引的,引力的大小跟这两个物体的的乘积成正比,跟它们成反比. (2)表达式:22

1r

m m G

F =,其中r 为两质点或球心间的距离;

G 为1798年由英国物理学家利用装置测出)2211/1067.6kg m N G ??=-

(3)适用条件:适用于或 2.万有引力定律的应用

(1)行星表面物体的重力:重力近似等于 (2)重力加速度: 表面重力加速度:2

002R GM

g mg R Mm G

=∴= 轨道上的重力加速度:()

()

2

2

h R GM

g mg h R GMm

+=

∴=+

3.天体的运动

(1)运动模型:天体运动可看成是其引力全部提供 (2)人造地球卫星:

①由r v m r

Mm G 2

2=可得:r 越大,v 越小.

②由r m r

Mm G

2

2ω=可得:r 越大,ω越小. ③由r T m r Mm G 2

22??

? ??=π可得:r 越大,T 越大.

④由向ma r Mm

G =2

可得:r 越大,a 向越小.

【典型例题】

例1.已知地球半径为R ,地球表面的重力加速度为g ,若高空中某处的重力加速度为2

1g ,则该处距地面球表面的

高度为( )

A .(2—1)R

B .R

C . 2R

D .2 R

例2.据媒体报道,嫦娥一号卫星环月工作轨道为圆轨道,轨道高度200 km,运用周期127分钟。若还知道引力常量

和月球平均半径,仅利用以上条件不能求出的是( )

A.月球表面的重力加速度

B.月球对卫星的吸引力

C.卫星绕月球运行的速度

D.卫星绕月运行的加速度

例3.飞船沿半径为R 的圆周绕地球运动,其周期为T ,如果飞船要返回地面,可在轨道上某一点A 处将速率降低到适当数值,从而使飞船沿着以地心为焦点的椭圆轨道运行,椭圆与地球表面在B 点相切,如图所示,求飞船由A 点运动到B 点所需要的时间。(已知地球半径为R 0)

例4.地球和月球的质量之比为81:1,半径之比4:1,求:(1)地球和月球表面的重力加速度之比;(2)在地球上和月球上发射卫星所需最小速度之比.

【课堂检测】

1.火星的质量和半径分别约为地球的

101和2

1

,地球表面的重力加速度为g ,则火星表面的重力加速度约为( ) A .0.2g B .0.4g C .2.5g D .5g 3.

2.2003年10月15日,我国利用“神舟五号”飞船将1名宇航员送入太空,中国成为继俄、美之后第三个掌握载入航天技术的国家。设宇航员测出自己绕地球球心做匀速圆周运动的周期为T ,离地面的高度为H ,地球半径为R 。则根据T 、H 、R 和万有引力恒量G ,宇航员不能计算出下面的哪一项( ) A .地球的质量 B .地球的平均密度 C .飞船所需的向心力 D .飞船线速度的大小

3.太阳到地球与地球到月球的距离的比值约为390,月球绕地球旋转的周期约为27天.利用上述数据以及日常的天文知识,可估算出太阳对月球与地球对月球的万有引力的比值约

A.0.2

B.2

C.20

D.200

4. 1990年4月25日,科学家将哈勃天文望远镜送上距地球表面约600 km 的高空,使得人类对宇宙中星体的观测

与研究有了极大的进展。假设哈勃望远镜沿圆轨道绕地球运行。已知地球半径为 6.4×106

m ,利用地球同步卫星与

地球表面的距离为 3.6×107

m 这一事实可得到哈勃望远镜绕地球运行的周期。以下数据中最接近其运行周期的是( )

A .0.6小时

B .1.6小时

C .4.0小时

D .24小时

5.设月球绕地球运动的周期为27天,某人造地球卫星运行时,其轨道半径为月球轨道半径的1/3,则此卫星运行的周期大约是( )

A.1天至4天之间

B.4天至8天之间

C.8天至16天之间

D.大于16天

《万有引力定律》说课稿获奖版

《万有引力定律》说课稿 各位评委老师,早上好! 我是X号说课者,我说课的课题是:万有引力定律 我将从课程设计,学生情况,教学方法,教学过程等方面展开我的说课: 一、课程设计 随着素质教育的不断推广使学生德智体等方面都得到全面发展。十八大和十八届三中全会也提出的把立德树人的要求落到实处,而核心素养是党的教育方针的具体化,是连接宏观教育理念、培养目标与具体教育教学实践的中间环节。物理学科更是让学生在接受物理教育过程中逐步形成的适应个人终身发展和和会发展需要的必备品格和关键能力,是学生通过物理学习内化的带有物理学科特性的品质,是学生科学素养的关键成分所以我们在教学中更要体现出对学生物理品质的培养。 以物理视角形成认知,发展科学思维大胆质疑,从不同角度思考问题,最求科技创新,合作交流,对问题进行评估反思,从科学·技术·社会·责任的关系基础上形成对科学技术的正确态度和责任感。我从追寻科学家的脚步做起,“小组探究”的教学、“合作学习”的学习方法等结合到课堂,给学生创造条件培养他们自主、探究、合作、具有团队精神,建立提高其物理特有的学科品质。 《万有引力定律》是人教版高中物理必修2第6章第3节的内容。本节本节通过叙述了伽利略等科学家不断的探索,牛顿在前人的基础上,由于他超凡的数学能力及创造力发现万有引力定律这一历史。通过万有引力定律把地面上的物体运动和天体运动统一起来,揭示了自然界中一种基本的相互作用规律(四种作用力之一)。打破了人们认为天体运动神圣而不可了解的神秘感,为人类认识宇宙、发展航天事业奠定了基础。在人类认识自然的历史上树立了一座里程碑,对人类文化的发展有巨大的影响。 从性质与地位上看,本节内容是对上一节教学内容的进一步外推,是下一节内容的基础;从思想方法上看,是猜想、假设与验证相结合、是演绎与归纳相结合的教学内容。教科书的立意还在于物理理论必须接受实践的检验。

高一年级物理必修二知识点万有引力

高一年级物理必修二知识点万有引力 定义: 万有引力是由于物体具有质量而在物体之间产生的一种相互作用。它的大小和物体的质量以及两个物体之间的距离有关。物体的质量越大,它们之间的万有引力就越大;物体之间的距离越远,它们之间的万有引力就越小。 两个可看作质点的物体之间的万有引力,可以用以下公式计算:F=GmM/r^2,即万有引力等于引力常量乘以两物体质量的乘积除以它们距离的平方。其中G代表引力常量,其值约为6.67×10的负11次方单位N·m2/kg2。为英国科学家卡文迪许通过扭秤实验测得。 万有引力的推导: 若将行星的轨道近似的看成圆形,从开普勒第二定律可得行星运动的角速度是一定的,即: ω=2π/T(周期) 如果行星的质量是m,离太阳的距离是r,周期是T,那么由运动方程式可得,行星受到的力的作用大小为 mrω^2=mr(4π^2)/T^2 另外,由开普勒第三定律可得 r^3/T^2=常数k' 那么沿太阳方向的力为 mr(4π^2)/T^2=mk'(4π^2)/r^2 由作用力和反作用力的关系可知,太阳也受到以上相同大小的力。从太阳的角度看,(太阳的质量M)(k'')(4π^2)/r^2 是太阳受到沿行星方向的力。因为是相同大小的力,由这两个式子比较可知,k'包含了太阳的质量M,k''包含了行星的质量m。由此可知,这两个力与两个天体质量的乘积成正比,它称为万有引力。 如果引入一个新的常数(称万有引力常数),再考虑太阳和行星的质量,以及先前得出的4·π2,那么可以表示为 万有引力=GmM/r^2 两个通常物体之间的万有引力极其微小,我们察觉不到它,可以不予考虑。比如,两个质量都是60千克的人,相距0.5米,他们之间的万有引力还不足百万分之一牛顿,而一只蚂蚁拖动细草梗的力竟是这个引力的1000倍!但是,天体系统中,由于天体的质量很大,万有引力就起着决定性的作用。在天体中质量还算很小的地球,对其他的物体的万有引力已经具有巨大的影响,它把人类、大气和所有地面物体*在地球上,它使月球和人造地球卫星绕地球旋转而不离去。 重力,就是由于地面附近的物体受到地球的万有引力而产生的。 任意两个物体或两个粒子间的与其质量乘积相关的吸引力。自然界中最普遍的力。简称引力,有时也称重力。在粒子物理学中则称引力相互作用和强力、弱力、电磁力合称4种基本相互作用。引力是其中最弱的一种,两个质子间的万有引力只有它们间的电磁力的1/1035,质子受地球的引力也只有它在一个不强的电场1000伏/米的电磁力的1/1010。因此研究粒子间的作用或粒子在电子显微镜和加速器中运动时,都不考虑万有引力。一般物体之间的引力也是很小的,例如两个直径为1米的铁球,紧靠在一起时,引力也只有1.14×10^(-3)牛顿,相当于0.03克的一小滴水的重量。但地球的质量很大,这两个铁球分别受到4×104牛顿的地球引力。所以研究物体在地球引力场中的运动时,通常都不考虑周围其他物体的引力。天体如太阳和地球的质量都很大,乘积就更大,巨大的引力就能使庞然大物绕太阳转动。引力就成了支配天体运动的的一种力。恒星的形成,在高温状态下不弥散反而逐渐收缩,最

万有引力学案

高中物理课堂教学教案年月日 课题§6.5宇宙航行课型新授课(2课时) 教学目标知识与技能 1.了解人造卫星的有关知识. 2.知道三个宇宙速度的含义,会推导第一宇宙速度. 过程与方法 通过用万有引力定律推导第一宇宙速度.培养学生运用知识解决问题的能力.情感、态度与价值观 1.通过介绍我国在卫星发射方面的情况.激发学生的爱国热情. 2.感知人类探索宇宙的梦想.促使学生树立献身科学的人生价值观. 教 学重点、难点教学重点 第一宇宙速度的推导. 教学难点 运行速率与轨道半径之间的关系. 教 学 方 法 探究、讲授、讨论、练习教 学手段教具准备 录像资料、多媒体课件

教 学 活 动 (一)引入新课 1957年前苏联发射了第一颗人造地球卫星,开创了人类航天时代的新纪元。我国在70年代发射第一颗卫星以来,相继发射了多颗不同种类的卫星,掌握了卫星回收技术和“一箭多星”技术,99年发射了“神舟”号试验飞船。这节课,我们要学习有关人造地球卫星的知识。 (二)进行新课 1、牛顿的设想 (1)牛顿对人造卫星原理的描绘。 设想在高山上有一门大炮,水平发射炮弹,初速度越大,水平射程就越大,可以想象当初速度足够大时,这颗炮弹将不会落到地面,将和月球一样成为地球的一颗卫星。 (2)人造卫星绕地球运行的动力学原因。 人造卫星在绕地球运行时,只受到地球对它的万有引力作用,人造卫星作圆周运动的向心力由万有引力提供。 (3)人造卫星的运行速度。 设地球质量为M ,卫星质量为m ,轨道半径为r ,由于万有引力提供向心力,则 2 2Mm v G m r r =, ∴GM v r =, 可见:高轨道上运行的卫星,线速度小。 提出问题:角速度和周期与轨道半径的关系呢? 3v GM r r ω== , 3 22r T GM ππω== 可见:高轨道上运行的卫星,角速度小,周期长。 引入:高轨道上运行的卫星速度小,是否发射也容易呢?这就需要看卫星的发射速度,而不是运行速度 2、宇宙速度 (1)第一宇宙速度 ⑴推导: 问题:牛顿实验中,炮弹至少要以多大的速度发射,才能在地面附近绕地球做匀速圆周运动?地球半径为6370km 。 分析:在地面附近绕地球运行,轨道半径即为地球半径。由万有引力提供向心力: 2 2Mm V G m R R =, 学 生 活 动

人教版必修二《万有引力定律》教案

人教版必修二《万有引力定律》教案万有引 力定律》 教学设计

2012-03-09 万有引力定律 教学设计 【教材分析】 通过学习太阳与行星间的引力,探究地球与月球、地球与地面上的物体之间的作用力是否与太阳与行星间的作用力是同一性质的力,从而得出了万有引力定律。由万有引力定律得到的一系列科学发现,不仅验证了万有引力定律的正确性,而且表明了自然界和自然规律是可以被认识的。万有引力定律是所有有质量的物体之间普遍遵循的规律,引力常量的测定不仅验证了万有引力定律的正确性,而且使得万有引力定律能进行定量计算,显示出真正的实用价值。 教学过程中的关键是对万有引力定律公式的理解,知道公式的适用条件。教学中可灵活采用教学方法以便加深对知识的理解,比如讲授法、讨论法等。 教学重点万有引力定律的理解及应用. 教学难点万有引力定律的推导过程. 课时安排1课时 三维目标 知识与技能 1、了解万有引力定律得出的思路和过程. 2、理解万有引力定律的含义并掌握用万有引力定律计算引力的方法. 3、记住引力常量G并理解其内涵. 过程与方法 1、了解并体会科学研究方法对人们认识自然的重要作用. 2、认识卡文迪许实验的重要性,了解将直接测量转化为间接测量这一科学研究中普遍采用的重要方法. 情感态度与价值观 通过牛顿在前人的基础上发现万有引力的思想过程,说明科学研究的长期性、连续性及艰巨性。 【教学过程】 导入新课(故事导入) 1666年夏末一个温暖的傍晚,在英格兰林肯郡乌尔斯索普,一个腋下夹着一本书的年轻人走进他母亲家的花园里,坐在一颗树下,开始埋头读他的书.当他翻动书页时,他头顶的树枝中有样东西晃动起来,一只历史上最著名的苹果落了下来,打在23岁的伊萨克·牛顿的头上.恰巧在那天,牛顿正苦苦思索着一个问题:是什么力量使月球保持在环绕地球运行的轨道上,以及使行星保持在其环绕太阳运行的轨道上?为什么这只打中他脑袋的苹果会坠落到地上?(如下图所示)正是从思考这一问题开始,他找到了这些问题的答案——万有引力定律. 这节课我们将共同“推导”一下万有引力定律.

2021万有引力定律人教版高中物理必修二学案

导学案6-3 万有引力定律(1课时) 班别:姓名学号 青春寄语:停课不停学,要求我们更加严格的要求自己。自律则能自 强! 【核心素养】 1、理解万有引力定律的内容及数学表达式,在简单情景中能计算万有引力。 2、知道牛顿发现万有引力定律的意义。 3、认识万有引力定律的普遍性。(它存在宇宙中任何有质量的物体之间,不管它们之间是否还有其它作用力)。 【教学重点难点】】万有引力定律的内容及数学表达式 【预习案】 1、万有引力定律:自然界中________两个物体之间都相互吸引,引力的方向在它们的_____________上,引力的大小与物体的质量M和m的_______________成____比,跟两物体之间的____________的________次方成____比。 2、引力常量G=_________________Nm2/kg2 【探究案】 探究一:万有引力定律 1、公式:F=_____________ 其中,M和m指两物体的_______________,r是指两物体间的________。

2、万有引力定律的适用范围:适用于___________两个物体 3、通常,万有引力常量G=_____________________Nm2/kg2, 由英国物理学家__________测出。 4、公式2r Mm G F =万 的适用条件: ①适用于两_________间引力大小的计算。 ②两物体是质量均匀分布的球体,式中的r 是指两球心间距离。 ③一个质量分布均匀的球体与球外一个质点之间,式中的r 是指质点与球心的距离。 例1:(多选)对于质量为M 和m 的两个物体间的万有引力的表达式2r Mm G F =万,下列说法正确的是( ) A 、公式中的G 是引力常量,它是由实验得出的,而不是人为规定的 B 、当两物体间的距离r 趋于零时,万有引力趋于无穷大 C 、M 和m 所受引力大小总是相等的 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 【训练案】 1、地球质量是月球质量的81倍,若地球吸引月球的力的大小为F ,则月球吸引地球的力的大小为( ) R M h m

人教版高中物理必修二万有引力练习题

高中物理学习材料 (灿若寒星**整理制作) 万有引力练习 1.关于万有引力定律应用于天文学研究的历史事实,下列说法中正确的是() A.天王星、海王星和冥王星,都是运用万有引力定律、经过大量计算后而发现的B.在18世纪已经发现的7个行星中,人们发现第七个行星——天王星的运动轨道总是同根据万有引力定律计算出来的结果有比较大的偏差,于是有人推测,在天王星轨道外还有一个行星,是它的存在引起了上述偏差 C.第八个行星,是牛顿运用自己发现的万有引力定律,经大量计算而发现的D.冥王星是英国剑桥大学的学生亚当斯和勒维列合作研究后共同发现的 答案:B 解析:只要认真阅读教材,便能作出正确判断。 2.2007年1月17日,我国在西昌发射了一枚反卫星导弹,成功地进行了一次反卫星武器试验。相关图片如图所示,则下列说法正确的是() A.火箭发射时,由于反冲而向上运动 B.发射初期时,弹头处于超重状态,但它受到的重力越来越小

C.高温高压燃气从火箭尾部喷出时对火箭的作用力与火箭对燃气的作用力大小相等 D.弹头即将击中卫星时,弹头的加速度大于卫星的加速度 答案:ABC 解析:火箭发射时,向下喷出高速高压燃气,得到反冲力,从而向上运动,而且燃气对火箭的作用力与火箭对燃气的作用力为作用力与反作用力,大小一定相等,故A、C正确;发射初期,弹头加速度向上,处于超重状态,但随它离地高度的增大,重 力越来越小,B正确。由 GMm (R+h)2 =ma可知,弹头击中卫星时,在同一高度处,弹头与 卫星的加速度大小相等,D错误。 3.(2012·河北冀州中学高一期中)宇航员乘飞船前往A星球,其中有一项任务是测该星球的密度。已知该星球的半径为R,引力常量为G。结合已知量有同学为宇航员设计了以下几种测量方案。你认为不正确的是() A.当飞船绕星球在任意高度运行时测出飞船的运行周期T B.当飞船绕星球在任意高度运行时测出飞船的运行周期T和飞船到星球的距离h C.当飞船绕星球表面运行时测出飞船的运行周期T D.当飞船着陆后宇航员测出该星球表面的重力加速度g 答案:A 4.(南京市板桥中学12~13学年高一下学期期中) “嫦娥二号”已于2010年10月1日发射,其环月飞行的高度距离月球表面100km,所探测到的有关月球的数据将比环月飞行高度为200km的“嫦娥一号”更加

6.3万有引力定律学案

6.3万有引力定律学案 一、月—地检验 月球的轨道半径约为地球半径的倍,月球轨道上一个物体受到的引力是在地面附近受到引力的,这说明月球对物体的引力与半径之间也遵从“”的规律。 二、万有引力定律 1.内容:自然界中两个物体都相互吸引,引力的方向在上,引力的大小与成正比、与它们之间的距离的成反比。 2.表达式:。 3.适用条件:万有引力公式只适合于两个可以看做的物体,即物体(原子)的自身半径相对两者的间距可以忽略时适用。 4.理解:“两物体的距离”—如果两个物体可以看作质点,这个距离就是的距离,如果是地球、月球等球体,这个距离应该是的距离。 三、引力常量 英国物理学家在实验室里通过几个之间万有引力的测量,比较准确地测得了G的数值,通常取G= 。 四、万有引力的作用 1.地球上:如图所示,地球上的物体所受的万有引力指向 地心,它分解为两个力:物体的重力G=mg和物体随地球 的自转做圆周运动所需的向心力F向=mω2r,r指物体所在 纬线圈的半径。 当物体在赤道上,F、G和F向三个力方向相同,则有 + =,随着纬度的升高,纬线圈的半径越越小, Fω mg r m2 向心力越越小,重力越越大,重力加速度g越越大。 当物体在两极时,F向=0,此时F=mg,重力呈现最大 值,g也最大。 2.在空中围绕地球公转的卫星:地球的自转对卫星不起作 用,所以F用充当公转的向心力,物体处于失重状态。 五、应用 1.请估算同桌两人相距1m时的万有引力,并说明为什么当两个人接近时他们不会吸在一起? 2.两个物体的质量分别是m1和m2,当它们相距为r时,它们之间的引力是F=__________。 (1)若把m1改为2m1,其他条件不变,则引力=______F。 (2)若把m1改为2m1,m2改为3m2,r不变,则引力= F。 (3)若把r改为2r,其他条件不变,则引力=_____ F。 (4)若把m l改为3m1,m2改为m2/2,r改为r/2,则引力=_________F 3.假如月亮绕地球公转可看做是匀速圆周运动,已知地球的质量为M,月亮到地球中心的距

人教版高中物理必修二万有引力

A. 为实现对接,“神舟十一号”应在离地高度低于393千米的轨道上加速,逐渐靠近“天宫二号” B. “比子弹快8倍的速度”大于7.9×103 m/s C. 对接后运行的周期小于24h D. 对接后运行的加速度因质量变大而变小 7.(单选)(20xx·南师附 中)我国发射了一颗地球资源探测卫星,发射时,先将卫星发射至距离地面50km 的近地圆轨道1上,然后变轨到近地点距离地面50km、远地点距离地面1500km的椭圆轨道2上,最后由轨道2进入半径为7900km的圆轨道3. 轨道1、2相切于P点,轨道2、3相切于Q点.忽略空气阻力和卫星质量的变化,则下列说法中正确的是() A. 该卫星从轨道1变轨到轨道2需要在P处点火加速 B. 该卫星在轨道2上稳定运行时,P点的速度小于Q点的速度 C. 该卫星在轨道2上Q点的加速度大于在轨道3上Q点的加速度 D. 该卫星在轨道3上的机械能小于在轨道1上的机械能 1. B 2. B 3. A解 析:根据公式G Mm R2=mg得出g=GM R2 =Gρ× 4 3 πR3 R2 =4 3 πGρR,恒星与太阳的半径之比为√k1 3, 所以恒星表面的重力加速度与太阳表面的重力加速度之比为√k1 3·k2,A项正确. 4. C解 析:第一宇宙速度是最大的绕行速度,A项错误;北斗G7是同步卫星,处于赤道上空,B项错误;轨道半径越大,周期越大,向心加速度越小,同步卫星离地高度大约为36 000 km,大于“墨子”卫星,C项正确,D项错误. 5. BD解 析:第一宇宙速度是最大的绕行速度,A项错误;轨道半径越大,线速度和向心加速度越小,B、D选项正确;离地高度越大,万有引力越小,加速度越小,C项错误. 6. AC解 析:加速后万有引力不足以提供向心力,飞船做离心运动,轨道半径变大,A项正确;第一宇宙速度是最大的绕行速度,B项错误;对接后轨道半径小于同步轨道半

万有引力导学案

《万有引力》导学案 从近几年高考考纲来看,万有引力应用、人造卫星依然为命题热点.解决这类问题,主要考查天体的形成和天体的运动;人造地球卫星的发射、运行、变轨、对接和回收;地球的自转;三种卫星的比较;在外星球表面进行的各种实验活动及力学规律的综合应用.题型既有选择题,又有计算题,考查基本概念和基本规律多以选择题出现,主要考查万有引力应用和卫星问题.即:(1)分析确定行星或卫星运动的圆心和轨道半径:绕恒星运行的行星及行星的卫星的运动均可视为匀速圆周运动,万有引力提供向心力。(2)地球(或外星球) 表面附近的重力等于地球对物体的万有引力,即 GMm R 2=mg ;(3).在卫星变轨问题中应用动能定理、动量守恒定律和能量守恒定律. 【本章知识体系】 开普勒三定律 万有引力定律 三种宇宙速度 各种人造卫星 卫星变轨问题 随地球自转 不考虑自转

第一节 万有引力的基本概念 【开普勒三大定律】 1.开普勒行星运动三定律简介(轨道、面积、比值) 丹麦天文学家开普勒信奉日心说,对天文学家有极大的兴趣,并有出众的数学才华,开普勒在其导师弟谷连续20年对行星的位置进行观测所记录的数据研究的基础上,通过四年多的刻苦计算,最终发现了三个定律。 第一定律:所有行星绕太阳运行的轨道都是 ,太阳则处在这些椭圆轨道的一个 上; 第二定律:行星沿椭圆轨道运动的过程中,与太阳的连线在单位时间内扫过 的 相等; 第三定律:所有行星的轨道的半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值 都 .即k T r =23 【例题1】 (1)开普勒行星运动第三定律指出:行星绕太阳运动的椭圆轨道的半长轴a 的三次方与 它的公转周期T 的二次方成正比,即3 2a k T =,k 是一个对所有行星都相同的常量.将 行星绕太阳的运动按圆周运动处理,请你推导出太阳系中该常量k 的表达式.已知引力常量为G ,太阳的质量为大M . (2)开普勒定律不仅适用于太阳系,它对一切具有中心天体的引力系统(如地月系统)都成立.经测定月地距离为3.84×108m ,月球绕地球运动的周期为2.36×106s ,试计算地球的质地M .(G=6.67×10-11Nm 2/kg 2,结果保留1位有效数字) 【万有引力定律】 (1) 内容: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 的 成正比,跟它们的 成反比,引力方向沿两个物体

万有引力理论的成就说课稿

《万有引力理论的成就》说课稿 说课人:李鑫锐 课题:&6.4 万有引力理论的成就 课型:新授课(1课时) 尊敬的各位专家、评委,大家好! 我叫李鑫锐,来自鹤岗市第三中学。今天我说课的内容是《万有引力理论的成就》 一、# 二、教材分析 《万有引力理论的成就》是人教版高中新教材必修2第六章第4节。教材的第六章是万有引力与航天,高考重点考察查运用万有引力定律及向心力公式分析人造卫星的绕行速度,运行周期以及计算天体的质量、密度等。第4节正是涉及计算天体质量和密度这一部分内容,是高考的重要考点。该节承接第3节万有引力定律,通过卡文迪许测量G值进而得到地球质量这一说法,将学生引入并使之体会,理解万有引力理论的巨大作用和价值。使学生掌握了万有引力充当向心力的研究方法同时,也为第5节学习人造卫星的知识做了铺垫。 三、学生分析 学生在上一节当中已经学习了万有引力定律,并可以对两个物体之间的万有引力进行简单计算。但学生对万有引力定律有什么价值,有哪些作用和影响还没能够有一个足够的认识。对于公式的深刻理解以及灵活运用上还很欠缺。另外,学生对于重力和万有引力之间的关系应该有一些困惑。这节课的教学内容也就会针对这些方面展开,并在这一过程中渗透情感价值观教育。 四、教学目标 根据课程要求和学生的认知结构,制定了以下的学习目标。 知识与技能: # 1.万有引力与重力的关系 2.利用万有引力计算地球和其他天体质量 3.了解用万有引力知识发现未知天体的过程 过程与方法: 1.使学生了解为什么在地球表面重力近似等于万有引力,并依此计算出地球的质量 2.了解万有引力定律在天文学上的重要应用,理解并运用万有引力定律处理天体问题的思路方法. 情感态度与价值观: 1.学习利用万有引力计算地球等天体的质量和密度的方法,让学生感受科学巨大的魅力。 、 2.通过了解发现新行星的过程,使学生认识到科学发展过程的曲折和复杂,体会科学对人类发展的巨大作用。 四、重点与难点 教学的重点在于运用万有引力计算天体质量和密度,难点在于如何让学生根据已知条件去选用恰当的方法解决天体问题。 五、教学方法 创设情境引发兴趣

高一物理新人教版必修二学案-6.3-万有引力定律

6.3 万有引力定律 学案(人教版必修2) 1.假定维持月球绕地球运动的力与使得苹果下落的力真的是同一种力,同样遵从 “____________”的规律,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地球上的________倍.根据牛顿第二定律,物体 在月球轨道上运动时的加速度(月球______________加速度)是它在地面附近下落时的加 速度(____________加速度)的________.根据牛顿时代测出的月球公转周期和轨道半径, 检验的结果是____________________. 2.自然界中任何两个物体都____________,引力的方向在它们的连线上,引力的大小与 ________________________成正比、与__________________________成反比,用公式表 示即________________.其中G 叫____________,数值为________________,它是英国 物理学家______________在实验室利用扭秤实验测得的. 3.万有引力定律适用于________的相互作用.近似地,用于两个物体间的距离远远大于 物体本身的大小时;特殊地,用于两个均匀球体,r 是________间的距离. 4.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F =Gm 1m 2 r 2计算 C .由F =Gm 1m 2 r 2知,两物体间距离r 减小时,它们之间的引力增大 D .万有引力常量的大小首先是由牛顿测出来的,且等于6.67×10-11 N ·m 2/kg 2 5.对于公式F =G m 1m 2 r 2理解正确的是( ) A .m 1与m 2之间的相互作用力,总是大小相等、方向相反,是一对平衡力 B .m 1与m 2之间的相互作用力,总是大小相等、方向相反,是一对作用力与反作用力 C .当r 趋近于零时,F 趋向无穷大 D .当r 趋近于零时,公式不适用 6.要使两物体间的万有引力减小到原来的1 4 ,下列办法不可采用的是( ) A .使物体的质量各减小一半,距离不变 B .使其中一个物体的质量减小到原来的1 4 ,距离不变 C .使两物体间的距离增为原来的2倍,质量不变 D .使两物体间的距离和质量都减为原来的1 4 【概念规律练】 知识点一 万有引力定律的理解 1.关于万有引力定律的适用范围,下列说法中正确的是( ) A .只适用于天体,不适用于地面上的物体 B .只适用于球形物体,不适用于其他形状的物体 C .只适用于质点,不适用于实际物体

6.3万有引力定律导学案

§6.3 万有引力定律 命题人:郑州星源外国语学校 王留峰 一、预习指导: 1、了解万有引力发现的思路和过程,知道地球上的重物下落与天体运动的统一性 2、知道万有引力是存在于所有物体之间的吸引力,知道万有引力定律公式的适用范围 3、会用万有引力定律解决简单的引力计算问题,知道万有引力定律公式中r 的物理意义,了解万有引力常量G 的测定在科学历史上的重大意义 4、了解万有引力定律了现的意义,体会在科学规律发现过程中猜想与求证的重要性 5、阅读课本P36—P37 二、问题思考: 1、什么力量支配着行星绕着太阳做如此和谐而有规律的运动? 2、考虑一下月球绕地球的向心加速度是多大? 三、新课教学: 【例1】两物体质量都是lkg ,两物体相距1 m ,则两物体间的万有引力是多少? 【例2】已知地球质量大约是M=6.0×1024kg ,地球半径为R=6370 km ,地球表面的重力加速度g=9.8 m /s 2. 求:(1)地球表面一质量为10kg 物体受到的万有引力? (2)地球表面一质量为10kg 物体受到的重力? (3)比较万有引力和重力? 【例3】如图所示,质量为m 的质点与一质量为M 、半径 为R 、密度均匀的球体距离为2R 时,M 对m 的万有引力为F 1, 当从球M 中挖去一个半径为0.5R 的小球时,剩下部分对m 的万有引力为F 2,则F 1与F 2的比是多少? 【例4】假设火星和地球都是球体,火星的质量M 火和地球的质量M 地之比为p ,半径之比为q ,那么,离火星表面R 火高处的重力加速度与离地面R 地高处的重力加速度之比为多少? 新课标第一网 【例5】宇航员站在一星球表面上的某高处,沿水平方向抛出一个小球.经过时间t ,小球落到星球表面,测得抛出点与落地点之间的距离为L ,若抛出时的初速增大到2倍,则抛出点与落地点之间的距离为3L .已知两落地点在同一水平面上,该星球的半径为R ,引力常量为G ,求该星球的质量M 四、课后练习: 1.(单选)设想把质量为m 的物体放到地球中心,地球质量为M ,半径为R ,则此物体此时与地球间的万有引力为 ( ) A .零 B .2R Mm G C .无穷大 D .不能确定 2.(单选)如图所示,两球的半径分别是r 1和r 2,均小于r ,而球质量分布均匀,大小分别为m 1、m 2,则两球间的万有引力大小为 ( ) 新课标第一网

万有引力定律优秀教案

六万有引力和天体运动 (一)开普勒行星定律 1.第一定律——轨道定律 所有行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆,太阳处于所有椭圆的一个焦点上。 因此地球公转时有近日点和远日点 2.第二定律——面积定律 太阳和行星的连线在相等的时间内扫过的面积相等。 因此行星的公转速率是不均匀的,在近日点最快,在远日点最慢。 3.第三定律——周期定律 所有行星椭圆轨道的半长轴R的三次方与公转周期T的平方的比值都相等。 R 3 T 2 =k k是与行星无关,而与太阳有关的量。 (1)若公转轨道为圆,那么R就是指半径。 (2)第三定律针对的是绕同一中心天体运动的各星体,若中心天体不同,不能死套周期定律: 例如比较地球和火星,就有R地3 T地2 = R火3 T火2 =k k是一个与中心天体太阳有关的常数,与行星无关。 例如比较月球和人造卫星,就有R月3 T月2 = R卫3 T卫2 =k ′ k ′是一个与中心天体地球相关的常数,与卫星无关。 例如行星的卫星并非主要绕太阳运动,不能直接和行星比较,即R地3 T地2 ≠ R月3 T月2 例1.已知日地距离为1.5亿千米,火星公转周期为1.88年,据此可推算得火星到太阳的距离约为A. 1.2亿千米 B. 2.3亿千米 C. 4.6亿千米 D. 6.9亿千米 解:B (二)万有引力定律 1.基本概念 (1)表述:自然界中任何两个物体都是相互吸引的——引力普遍存在; 引力的大小跟这两个物体的质量的乘积成正比,跟它们的距离的二次方成反比——F万∝m1m2 R 2 (2)公式:F万=G m1m2 R 2 其中G称为引力常量,适用于任何物体,由卡文迪许首先测出。它在数值上等于两个质量都是1kg的质点相距1m时的相互作用力:G=6.67×10-11N·m2/kg2。 (3)定律的适用范围:

《万有引力定律》教学设计【高中物理必修2(人教版)教案】

《6.3万有引力定律》教学设计 ● 教学模式介绍 “传递-接受”教学模式源于赫尔巴特的四段教学法,后来由前苏联凯洛夫等人进行改造传入我国。在我国广为流行,很多教师在教学中自觉不自觉地都用这种方法教学。该模式以传授系统知识、培养基本技能为目标。其着眼点在于充分挖掘人的记忆力、推理能力与间接经验在掌握知识方面的作用,使学生比较快速有效地掌握更多的信息量。该模式强调教师的指导作用,认为知识是教师到学生的一种单向传递的作用,非常注重教师的权威性。 “传递-接受”教学模式的课程环节: 复习旧课——激发学习动机——讲授新知识——巩固运用——检查评价——间隔性复习 ● 设计思路说明 一、新课程标准倡导学生自主学习,重视学生科学探究,在“科学探究”中学生自己不断发现问题、解决问题、体会科学方法、学会交流合作及通过集体的智慧解决问题。我将发现万有引力定律的过程设计为教师引导和学生探究先后结合的方法。“地球对月球的力、地球对地面上物体的力、太阳对行星的力,真是同一种力吗?”这个过程中所涉及到的逻辑思维和数学推导给学生带来的困难则由教师适时引导。当学生亲自动手,计算出月球轨道上物体运动的加速度就是地面物体下落加速度的2601 倍时,学生一定会由衷地感叹自然界的和 谐统一和科学的无穷魅力。 二、万有引力定律既是一个独立的科学定律,又是牛顿经典力学体系的重要组成部分。是普遍存在于宇宙中的任何有质量的物体(大到天体小到微观粒子)间的相互吸引力,是自然界的物体间的基本相互作用之一.对人类认识和探索未知世界有着重要的意义。教学中要让学生知道学习万有引力定律不只是用来做几道题,而是一个人科学素养的具体体现。 三、我让学生查找关于卡文迪许的资料、做成ppt 并让两到三组同学在课堂展示。增加学生的学习兴趣,同时锻炼学生的语言组织能力和表达能力。四、将不易测量的微小量转化为可测量的物理量的方法是物理学中重要且常用的研究方法。通过卡文迪许扭秤实验对学生进行的物理思想和科学方法的渗透。同时也能说明科学实验是发现科学真理的基础,也是检验科学真理的唯一标准。 ● 教材分析 万有引力定律是本章的重点知识,,本节内容是对上两节教学内容的进一步延伸,是下

32万有引力定律(无答案)-江苏省扬州市教科版高中物理必修二复习学案

万有引力定律 单元复习 学案 一、知识网络构建 Z&X&X&K] 来源学科网ZXXK] 二、典型问题分析 1.掌握两种基本思路解决天体运动问题 例1: (多选)由于阻力,人造卫星绕地球做匀速圆周运动的半径逐渐减小,则下列说法正确的是( ) A .运动速度变大 B .运动周期减小 C .需要的向心力变大 D .向心加速度减小来源学科网ZXXK] 练习1:已知地球和月球的半径之比为R/R 0=4,表面重力加速度之比为g/g 0=6,试求地球和月球的密度之比. 万 有 引 力 与 航 天

例2: (多选)地球半径为R 0,地面重力加速度为g ,若卫星在距地面R 0处做匀速圆周运动,则( ) A .卫星速度为 220g R B .卫星的角速度为0 8R g C .卫星的加速度为2g D .卫星周期为g R 022 练习2:如图所示,A 是地球的同步卫星,另一卫星B 的圆形轨道位于赤 道平面内,离地球表面的高度为h ,已知地球半径为R ,地球自转角速度 为ω0,地球表面的重力加速度为g ,O 为地球中心。 (1)求卫星B 的运行周期。 (2)如果卫星B 绕行方向与地球自转方向相同,某时刻A 、B 两卫星相距 最近(O 、A 、B 在同一直线上),则至少经过多长时间,它们再一次相距最 近? 2.赤道物体、同步卫星和近地卫星 转动量的比较 例3 如图所示,地球赤道上的山丘e 、近地资源卫星p 和同步卫星q 均 在赤道平面上绕地心做匀速圆周运动.设e 、p 、q 的圆周运动速率分别为 v 1、v 2、v 3,向心加速度分别为a 1、a 2、a 3,则( ) A .v 1>v 2>v 3 B .v 1<v 2<v 3来源学科网 C .a 1>a 2>a 3 D .a 1<a 3<a 2 练习3:(多选)地球同步卫星的轨道半径为r ,运行速度为v1,加速度为a1,地球赤道上的物体随地球自转的加速度为a2,第一宇宙速度为v2,地球半径为R ,则以下正确的是( ) A. B. C. D.学。科。网Z 。X 。X 。K] 12a r a R =12r R =v v 1 22a R a r =()12R r =v v

人教版高中物理必修二万有引力

精品试卷 高中物理学习材料 (灿若寒星**整理制作) 万有引力 1.(单选)(2015·重庆卷)宇航员王亚平在“天宫一号”飞船内进行了我国首次太空授课,演示了一些完全失重状态下的物理现象.若飞船质量为m,距地面高度为h,地球质量为M,半径为R,引力常量为G,则飞船所在处的重力加速度大小为 () A. 0 B. C. D. 2.(单选)(2016·南京、盐城一模)牛顿提出太阳和行星间的引力F=G后,为证明地球表面的重力和地球对月球的引力是同一种力,也遵循这个规律,他进行了“月—地检验”.已知月球的轨道半径约为地球半径的60倍,“月—地检验”是计算月球公转的() A. 周期是地球自转周期的 B. 向心加速度是自由落体加速度的 C. 线速度是地球自转地表线速度的602倍 D. 角速度是地球自转地表角速度的602倍 3.(单选)(2017·无锡一模)据《当代天文学》2016年11月17日报道,被命名为“开普勒11145123”的恒星距离地球5 000光年,其赤道直径和两极直径仅相差6千米,是迄今为止被发现的最圆天体.若该恒星的体积与太阳的体积之比约为k1,该恒星的平均密度与太阳的平均密度之比约为k2,则该恒星的表面重力加速度与太阳的表面重力加速度之比约为() A. ·k2 B. ·k2 C. D. 4.(单选)(2017·扬州一模)2016年8月16日,我国首颗量子科学实验卫星“墨子”成功进入离地面高度为500 km的预定圆形轨道,实现了卫星和地面之间的量子通信.此前我国成功发射了第23颗北斗导航卫星G7,G7属地球静止轨道卫星.下列说法中正确的是() A. “墨子”的运行速度大于7.9 km/s B. 北斗G7可定点于扬州正上方 C. “墨子”的周期比北斗G7小 D. “墨子”的向心加速度比北斗G7小 5.(多选)(2017·南通、泰州一模)2016年8月16日,我国科学家自主研制的世界首颗量子科学家实验卫星“墨子号”成功发射并进入预定圆轨道.已知“墨子号”卫星运行轨道离地面的高度约为500 km,地球半径约为6 400 km,则该卫星在圆轨道上运行时() A. 速度大于第一宇宙速度 B. 速度大于地球同步卫星的运行速度 C. 加速度大于地球表面的重力加速度 D. 加速度大于地球同步卫星的向心加速度 6.(多选)(2017·苏州一模)2016年10月19日凌晨,“天宫二号”和“神舟十一号”在离地高度为393千米的太空相约,两个比子弹速度还要快8倍的空中飞行器安全无误差地对接在一起,假设“天宫二号”与“神舟十一号”对接后绕地球做匀速圆周运动,已知同步轨道离地高度约为36000千米,则下列说法中正确的是() A. 为实现对接,“神舟十一号”应在离地高度低于393千米的轨道上加速,逐渐靠近“天宫二号” B. “比子弹快8倍的速度”大于7.9×103 m/s C. 对接后运行的周期小于24h D. 对接后运行的加速度因质量变大而变小

高一物理必修二第六章《万有引力与航天》知识点总结

万有引力与航天知识点总结 一、人类认识天体运动的历史 1、“地心说”的内容及代表人物: 托勒密 (欧多克斯、亚里士多德) 2、“日心说”的内容及代表人物: 哥白尼 (布鲁诺被烧死、伽利略) 二、开普勒行星运动定律的内容 开普勒第二定律:v v >远近 开普勒第三定律:K —与中心天体质量有关,与环绕星体无关的物理量;必须是同一中心天体的星体 才可以列比例,太阳系: 333222 ===......a a a T T T 水火地地水火 三、万有引力定律 1、内容及其推导:应用了开普勒第三定律、牛顿第二定律、牛顿第三定律。 K T R =23 ① r T m F 224π= ② 22π4=r m K F 2m F r ∝ F F '= ③ 2r M F ∝' 2r Mm F ∝ 2r Mm G F = 2、表达式:221r m m G F = 3、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,引力的大小与物体的质量 m1,m2的乘积成正比,与它们之间的距离r 的二次方成反比。 4.引力常量:G=6.67×10-11N/m 2/kg 2,牛顿发现万有引力定律后的100多年里,卡文迪许在实验室里用扭 秤实验测出。 5、适用条件:①适用于两个质点间的万有引力大小的计算。 ②对于质量分布均匀的球体,公式中的r 就是它们球心之间的距离。 ③一个均匀球体与球外一个质点的万有引力也适用,其中r 为球心到质点间的距离。 ④两个物体间的距离远远大于物体本身的大小时,公式也近似的适用,其中r 为两物体质 心间的距离。 6、推导:2224mM G m R R T π= ? 3224R GM T π =

高中物理 万有引力定律学案教科版

第2节万有引力定律 [导学目标] 1.能根据开普勒行星运动定律和牛顿运动定律推导出太阳与行星间的引力表达式.2.了解万有引力定律得出的思路和过程.3.理解万有引力定律的含义.4.知道万有引力表达式的适用条件,会用它进行计算.5.知道万有引力常量是自然界重要的物理常量之一. 1.行星的运动满足________________;天体间的引力是相互的,满足____________.2.做圆周运动的物体需要有________且满足______的供需平衡. 3.行星做圆周运动的向心力由________________提供.

一、万有引力定律 [问题情境] 1.请同学们思考后并回答下列问题. 由力和运动的关系知:已知力的作用规律可推测物体的运动规律;若已知物体的运动规律,也可以推测力的作用规律. (1)探究太阳与行星间的引力属于哪种情况? (2)行星绕太阳运动的规律是怎样的? (3)前面我们学习了两种曲线运动,是哪两种,如何处理的? (4)若要解决椭圆轨道的运动,根据现在的知识水平,可作如何简化? 2.思考下列问题后与同学们讨论并回答. (1)根据开普勒行星运动第一、第二定律,在行星轨道为圆的简化模型下,行星做何种运动? (2)做匀速圆周运动的物体必定有力提供向心力,行星的运动是由什么力提供的向心力? (3)向心力公式有多个,如m v2 r 、mω2r、m 4π2 T2 r,我们应选择哪个公式推导出太阳对行星 的引力? (4)不同行星的公转周期T是不同的,F跟r关系式中不应出现周期T,我们可运用什么知识把T消去?

3.完成下面对太阳与行星间引力规律的推导过程,引力公式F =G Mm r 2的得出,概括起来 导出过程如图所示: [要点提炼] 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____、与这两个物体之间的距离的平方成____. 2.公式:F =G m 1m 2 r 2,式中m 1、m 2是两物体质量,r 为二者之间的距离,G 为________,G 值为6.67×10-11 N·m 2 /kg 2 . 3.万有引力的特性 (1)普遍性:万有引力存在于宇宙中任何有质量的物体之间(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________________. (3)宏观性:天体间万有引力很大,它是支配天体运动的原因.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,故常忽略不计. 4.万有引力公式的适用条件 (1)万有引力定律中的距离r ,其含义是两个质点间的距离,如果两个物体相距很远,则物体一般可以视为质点,公式成立. (2)如果是形状规则的均匀物体,且相距较近,则应把r 理解为它们的几何中心的距离,也可直接用万有引力定律表达式计算.例如:物体是两个均匀球体,r 就是两个球心间的距离;一个均匀球体对球外一个质点的引力,也可以用同样的公式计算,而r 是球心到质点的距离.

《万有引力定律》说课稿

《万有引力定律》说课稿 各位领导、各位评委,你们好! 我是9号说课者,我说课的课题是:万有引力定律 一、教材的地位和作用 《万有引力定律》是人教版教材高中物理必修2第六章第三节的内容。从性质与地位上看,本节内容是对上一节教学内容的进一步外推,是下一节内容的基础;从思想方法上看,是猜想、假设与验证相结合、是演绎与归纳相结合的教学内容。教科书的立意还在于物理理论必须接受实践的检验。 二、学生情况分析 学生在本章的第二节中,已经学习了太阳与行星间的相互作用规律,在第五章中已经学习了匀速圆周运动的相关规律,这些为“月——地检验”的学习和理解奠定了一定的基础,但“月——地检验”中,是要验证同一物体在地面上不同高度(地面附近和地面上38万公里高的地方)受到地球作用力的大小关系的,可最后要转化为可验证地面附近物体自由下落的加速度(即重力加速度)和月球绕地球运动的加速度(即月球绕地球做圆周运动的加速度)之间的关系,这步转化不易理解,是学生理解“月——地检验”的一大障碍。 三、教学目标 根据本节课教材的结构和内容分析,结合高一年级学生的认知结构、心理特征以及学生的实际情况,我制定了以下的教学目标: 1、知识与技能 1)知道地球上的重物下落与天体运动的统一性; 2)知道万有引力是一种存在于所有物体之间的吸引力,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单的引力计算问题,知道万有引力定律公式中 r的物理意义。 2、过程与方法 了解万有引力定律发现的思路和过程,体会在科学规律发现过程中猜想和求证的重要性。 3、情感态度和价值观 1)了解万有引力定律发现的意义,体会科学发展对人们世界观的改变所起 的作用; 2)了解引力常量G的测定在科学历史上的重大意义,体会科学家的在科学 发展过程中所起的重要作用。

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