1、高中物理 6.3万有引力定律学案3 新人教版必修2学习目标1. 体会物理研究中猜想与验证的魅力，能够踏着牛顿的足迹了解月-地检验。2. 进一步大胆地推导出万有引力定律。3. 了解引力常量的测量及意义。重点：万有引力定律的理解及应用。难点：万有引力定律的理解及应用。学习过程一 课前预习，自主学习(一)、月地检验1.月球轨道半径约为地球半径的60倍，若遵从“平方反比” 的规律，在月球轨道上的物体受到的引力是在地面附近受到的引力的_ 。2.月地检验证明，地面物体所受地球的引力、月球所受地球的引力，与太阳、行星间的引力，都遵从_。 (二)、万有引力定律1.自然界中任何两个物体都能相互_，引力的方向在它
2、们的_，引力的大小与物体的质量m1和m2的乘积成_、与它们之间的距离r的二次方成_。2.表达式为 _ 。3.引力常量G适用于任何两个物体,通常情况下G=_。 【判一判】(1)任何物体间都存在万有引力。( )(2)地面上物体间的引力与星球间的引力不是相同性质的力。( )(3)万有引力常量是由牛顿测出来的。( )(4)两物体各自受到对方的引力的大小不一定相等，质量大的物体受到的引力也大。( ) 二课堂导学，小组合作探究主题一：对月地检验的认识1.月地检验的目的是什么?2.月地检验的验证原理是怎样的?3.在牛顿时代，月地距离r、月球公转周期T、地球表面重力加速度g都能精确测定，已知r=3.8108
3、m，T=27.3天，g=9.8 m/s2，试通过计算验证【探究归纳】月地检验证明：“地面物体所受地球的引力”与“月球所受地球的引力”和“太阳与行星间的引力”是同一种性质的力，遵从相同的规律【典例1】试通过计算说明，地面物体所受地球的引力与月球所受地球的引力真的是同一种力。(已知月球轨道半径约为地球半径的60倍，地球半径为R=6 400 km，月球绕地球运动的周期T=27.3天，地球表面重力加速度g=9.8 m/s2)【解析】已知r=60R，g=9. 8 m/s2，引力F F=ma，所以 解得a=2.710-3 m/s2。月球绕地球做匀速圆周运动，向心加速度 已知月球绕地球运动的周期T=27.3
4、天=3 6002427.3 s=2 358 720 s,解得a=2.710-3 m/s2。 可见，两种方法求得的加速度相等，即地面物体所受地球的引力与月球所受地球的引力是同一种力。主题二：万有引力定律的理解及应用1.既然自然界中任何两个物体间都有万有引力，那么在日常生活中，我们各自之间或人与物体之间，为什么都对这种作用没有任何感觉呢？【思路分析】可以假设两位同学相距1 m，估算他们间的万有引力的大小。设他们的质量为50 kg，由万有引力定律得： 代入数据得他们之间的万有引力F=1.710-7 N，这么小的力可以忽略不计。2.假设将质量为m的质点设法放在地心，根据公式 可知，由于r=0，所以地球
5、和此质点之间的万有引力F,试分析此结论是否正确。3.引力常量的值是多少？其物理意义是什么？【探究归纳】万有引力定律1.表达式:2. 适用条件：适用于质点间和质量分布均匀的球体间引力大小的计算。【典例2】对于质量为m1、m2的两个物体间的万有引力的表达式 下列说法正确的是( )A公式中的G是恒量，是实验测定的，而不是人为规定的B当r趋于零时，万有引力趋于无穷大Cm1与m2受到的引力总是大小相等、方向相反，是一对作用力和反作用力Dm1与m2受到的引力大小相等、方向相反，是一对平衡力三自主归纳整理本节学习的知识四分层达标训练【基础达标】1.关于万有引力的说法，正确的是( ) A.万有引力只是宇宙中各
6、天体之间的作用力B.万有引力是宇宙中具有质量的物体间普遍存在的相互作用力C.地球上的物体以及地球附近的物体除受到地球对它们的万有引力外还受到重力作用D.太阳对地球的万有引力大于地球对太阳的万有引力2.关于万有引力定律和引力常量的发现，下面说法中正确的是 ( )A.万有引力定律是由开普勒发现的，而引力常量是由伽利略测定的B.万有引力定律是由开普勒发现的，而引力常量是由卡文迪许测定的C.万有引力定律是由牛顿发现的，而引力常量是由胡克测定的D.万有引力定律是由牛顿发现的，而引力常量是由卡文迪许测定的3.(2012无锡高一检测)2012年2月25日，我国成功发射了第11颗北斗导航卫星，标志着北斗卫星导
7、航系统建设又迈出了坚实的一步。若卫星质量为m、离地球表面的高度为h，地球质量为M、半径为R，G为引力常量，则地球对卫星万有引力的大小为( ) A.B.C.D.4.如图所示两球间的距离为r，两球的质量分布均匀，质量大小分别为m1、m2，半径大小分别为r1、r2，则两球间的万有引力大小为( )A.B.C.D.5.下列说法中正确的是( )A.两质点间万有引力为F,当它们之间的距离增加1倍时,它们之间的万有引力是B.树上的苹果掉到地上,说明地球吸引苹果的力大于苹果吸引地球的力C.由万有引力公式可知,当其他条件不变而r趋近于0时,F趋于无穷大D.以上说法均不正确6.如果已知地球的质量m=5.981024
8、 kg，太阳的质量M=1.971030 kg，地球到太阳的距离R=1.491011 m，那么太阳对地球的引力有多大？7.两艘轮船，质量都是1.0104 t，相距10 km，它们之间的万有引力是多大？比较这个力与轮船所受重力的大小(g取10 m/s2)。【能力提升】8.牛顿以天体之间普遍存在着引力为依据，运用严密的逻辑推理，建立了万有引力定律。在创建万有引力定律的过程中，牛顿( )A.接受了胡克等科学家关于“吸引力与两中心距离的平方成反比”的猜想B.根据地球上一切物体都以相同加速度下落的事实，得出物体受地球的引力与其质量成正比，即Fm的结论C.提出万有引力定律对质量大的物体适用，对质量小的物体不
9、适用D.根据大量实验数据得出了比例系数G的大小9设想人类开发月球,不断把月球上的矿藏搬运到地球上。假定经过长时间开采后,地球仍可看做是均匀的球体,月球仍沿开采前的圆周轨道运动,则与开采前相比( )A.地球与月球间的万有引力将变大B.地球与月球间的万有引力将变小C.月球绕地球运动的周期将变长D.月球绕地球运动的周期将变短10.假如地球自转角速度增大，关于物体所受的重力，下列说法正确的是( )A.放在赤道地面上的物体的万有引力不变B.放在两极地面上的物体的重力不变C.放在赤道地面上的物体的重力减小D.放在两极地面上的物体的重力增加11.离地面某一高度h处的重力加速度是地球表面重力加速度的二分之一，则高度h是地球半径的多少倍？