高三物理第一輪復(fù)習(xí) 第五章 第一單元 第1課時 萬有引力定律課件 必修2(1)

1、第一單元 萬有引力定律及其應(yīng)用第1課時　萬有引力定律,必修2　 第五章　萬有引力定律及其應(yīng)用,,基礎(chǔ)回顧,1．內(nèi)容：宇宙間任何兩個有質(zhì)量的物體都存在相互吸引力，其大小與兩物間的______成正比，與它們之間距離的______成反比．2．表達(dá)式：F＝________，式中G為萬有引力常量G＝6.67×10－11________，第一次在實(shí)驗(yàn)室較準(zhǔn)確測出G的是英國科學(xué)家________．3．適用條件：適用于相距很遠(yuǎn)，可以

2、看作________的物體間的相互作用和質(zhì)量分布均勻的球體(r為兩個球心間的距離)．,答案：1．質(zhì)量的乘積　平方 2． 　 N·m2/kg2　卡文迪許 3．質(zhì)點(diǎn),要點(diǎn)深化,1．萬有引力具有五個性質(zhì)(1)普遍性：任何有質(zhì)量的物體之間都有這種引力，故稱之為“萬有引力”．(2)相互性：兩物體間的萬有引力是一對作用力與反作用力，它們的大小相等、方向相反，作用于同一直線上且分別作用在兩個

3、物體上．(3)獨(dú)立性：兩個質(zhì)點(diǎn)之間的萬有引力，不因其它質(zhì)點(diǎn)的存在而受到影響、就像其它質(zhì)點(diǎn)不存在一樣．(4)統(tǒng)一性：在表達(dá)式中古各物理量均統(tǒng)一使用國際單位制單位時，萬有引力常量才可以取G＝6.67×10－11 N·m2/kg2.,(5)宏觀性：在通常情況下萬有引力非常小(比如兩塊磁鐵之間存在磁力，也存在萬有引力，但是萬有引力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于他們之間的磁力，萬有引力可不考慮)．只有在質(zhì)量巨大的星體間或天體與天體附近的物體間，

4、它的存在才有實(shí)際的物理意義．故在分析地球表面的物體受力時，不考慮地面其他物體對其的萬有引力，只考慮地球?qū)Φ孛嫖矬w間的萬有引力．,2．萬有引力定律解釋了重力產(chǎn)生的原因(1)由于地球的自轉(zhuǎn)，嚴(yán)格地說，在地球表面的物體，重力一般不等于地球?qū)ξ矬w的萬有引力(除兩極)．重力是地球?qū)ξ矬w萬有引力的一個分力，萬有引力的另一個分力是提供物體隨地球一同繞地軸轉(zhuǎn)動所需要的向心力．但如果試題不特別強(qiáng)調(diào)要考慮自轉(zhuǎn)時，可以認(rèn)為

5、 .,(2)計(jì)算距地面高度為h處的重力加速度．由于忽略地球自轉(zhuǎn)和將地球理想化為一球體(其他星球也一樣)，重力加速度只與高度和地球密度有關(guān)．重力加速度與高度h的關(guān)系為 ，由此看出：距地面越高，物體的重力加速度越?。?．地球中心處物體所受到的引力大小萬有引力定律適用于質(zhì)點(diǎn)間引力大小的計(jì)算，如對均勻球體，可視為質(zhì)量全部集中于球心處的質(zhì)點(diǎn)．但這并不意味著處在地球中心處的物體由于與地心間距為零而導(dǎo)致

6、所受到的地球引力趨于無限大．事實(shí)上此時由于對稱性的原因，使地球各部分對球心處的物體的引力的矢量和為零．,,,對于萬有引力定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式 ，下列說法正確的是(　　)A．公式中G為引力常量，是人為規(guī)定的B．當(dāng)r趨近于零時，萬有引力趨于無窮大C．m1、m2受到的萬有引力總是大小相等，與它們的質(zhì)量誰大誰小沒有關(guān)系D．m1、m2受到的萬有引力總是大小相等，方向相反，是一對平衡力,解析：萬有引力公

7、式中引力常量G不是人為規(guī)定的，而是實(shí)驗(yàn)測定的，A錯；使用公式時，要注意它適用于相距很遠(yuǎn)，可以看作質(zhì)點(diǎn)的物體間的相互作用，當(dāng) r趨近于零時，物體就不能看作質(zhì)點(diǎn)，故萬有引力不適應(yīng)，B錯；兩個物體間的萬有引力是一對作用力與反作用力的關(guān)系，不是平衡力，它們的大小取決于m1與m2的乘積，而不取決于單個物體的質(zhì)量大小，所以C對D錯．答案：C,題型訓(xùn)練,1．關(guān)于萬有引力定律的表達(dá)式 ，下列說法正確的是(　　)A．

8、卡文迪許用實(shí)驗(yàn)的方法發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律B．兩個質(zhì)量為1 kg的質(zhì)點(diǎn)相距1 m時的萬有引力為6.67 NC．公式中的G為萬有引力常量，它是由實(shí)驗(yàn)測得的，而不是人為規(guī)定的D．萬有引力常量G的單位N·m2/kg2,解析：萬有引力定律是牛頓總結(jié)前人的發(fā)現(xiàn)而提出的，由卡文迪許第一次通過實(shí)驗(yàn)予以驗(yàn)證并測算出萬有引力常量G.萬有引力常量在數(shù)值上等于兩個質(zhì)量為1 kg的質(zhì)點(diǎn)相距1 m時的萬有引力大小，其值為6.67×10－1

9、1 N，因而萬有引力常量G的單位N·m2/kg2.答案：CD,(1)設(shè)天體表面的重力加速度為g，天體的半徑為R，不計(jì)天體本身自轉(zhuǎn)的影響， (2)若物體距星球表面高度為h，則 ，即該處的重力加速度 ，可以這樣理解：g′和星球質(zhì)量成正比，和該處到球心距離的平方成反比．,,中國第三代海事衛(wèi)星采用4顆同步衛(wèi)星與12顆中軌道衛(wèi)星構(gòu)成．中軌道衛(wèi)星高

10、度約為地球半徑的2倍，地球表面處的重力加速度為g，則中軌道衛(wèi)星處的重力加速度約為(　　)A.　 　B.　　 C．4g　　D．9g,解析：根據(jù)萬有引力定律和牛頓第二定律：在地球表面的物體：在離地面高為h＝2R的位置的中軌道衛(wèi)星G＝mg′，答案：B,題型訓(xùn)練,2．某宇航員在飛船發(fā)射前測得自身連同宇航服等裝備共重G＝800 N，在火箭發(fā)射階段，發(fā)現(xiàn)當(dāng)飛船隨火箭以a＝5 m/s2的加速度勻加速豎直上升到某位置時，其身下體重測

11、試儀的示數(shù)為F＝1000 N．設(shè)地球半徑R＝6400 km，地球表面重力加速度g＝10 m/s2.求：(1)該位置處的重力加速度g′；(2)該位置距地球表面的高度h.,解析：(1)在飛船發(fā)射前，由G＝mg，得宇航員的質(zhì)量：m＝80 kg 在h高度處，由牛頓第二定律有：F－mg′＝ma代入數(shù)據(jù)解得： g′＝7.5 m/s2.(2)根據(jù)萬有引力公式，在地面處有：在h高度處有：二式聯(lián)立解得：h≈0.15R＝960 km

12、.答案：(1)7.5 m/s2　(2)960 km,根據(jù)天體表面上物體的重力近似等于物體所受的萬有引力，由天體表面上的重力加速度和天體的半徑求天體的質(zhì)量，即 (式中M、g、R分別表示天體的質(zhì)量、天體表面的重力加速度和天體的半徑)．若天體的半徑為R，其體積 ，則天體的密度；,,隨著太空技術(shù)的飛速發(fā)展，地球上的人們登

13、陸其它星球成為可能．假設(shè)未來的某一天，宇航員登上某一星球后，測得該星球表面的重力加速度是地球表面重力加速度的2倍，而該星球的平均密度與地球的差不多，則該星球質(zhì)量大約是地球質(zhì)量的(　　)A．0.5倍 B．2倍 C．4倍 D．8倍,解析：根據(jù)重力加速度求天體質(zhì)量，即 ，若天體的半徑為R，其體積

14、 ，則天體的密度 由此可知：ρ一定時，g∝R，可得選項(xiàng)D正確．答案：D,題型訓(xùn)練,3．一位勤于思考的同學(xué)，為探月宇航員設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)：在距月球表面高h(yuǎn)處以初速度v0水平拋出一個物體，然后測量該平拋物體的水平位移為x.通過查閱資料知道月球的半徑為R，引力常量為G，若物體只受月球引力的作用，試計(jì)算月球表面的重力加速度和月球的質(zhì)量．,解析： (1)物體在月球表面做平拋

15、運(yùn)動，水平方向上：x＝v0t豎直方向上：解得：月球表面的重力加速度：設(shè)月球的質(zhì)量為M，對月球表面質(zhì)量為m的物體，有解得：答案：月球表面的重力加速度質(zhì)量為,,,,一衛(wèi)星繞某行星做勻速圓周運(yùn)動，已知行星表面的重力加速度為g行，行星的質(zhì)量M與衛(wèi)星的質(zhì)量m之比M/m＝81，行星的半徑R行與衛(wèi)星的半徑R衛(wèi)之比R行/R衛(wèi)＝3.6，行星與衛(wèi)星之間的距離r與行星的半徑R行之比r/R行＝60.求衛(wèi)星表面的重力加速度為行星表面的重力加速

16、度之比g衛(wèi)∶ g行．,錯解：對衛(wèi)星表面上的物體m′，有：GMm′/r2＝m′g衛(wèi)①該物體在行星表面上時，有：GMm′/R＝m′g行②①②聯(lián)立解得：g衛(wèi)∶g行＝(R行/r)2＝1/3600.分析糾錯：上述解答是錯誤的．①式中的g衛(wèi)并不是衛(wèi)星表面的重力加速度，而是衛(wèi)星繞行星做勻速圓周運(yùn)動的向心加速度．正解的解法是：對衛(wèi)星表面上的物體m′，有：該物體在行星表面上時，有：GMm′/R＝m′g行②①②聯(lián)立解得答案：,祝,您,