高中物理万有引力定律名师点拨人教版必修二.doc

用心爱心专心万有引力定律探索：自学尝试解决下列问题1、万有引力定律的发现在天文学及在当时文化发展史上的重大意义万有引力定律的发现，对物理学、天文学的发展具有深远的影响。它把地面上的物体运动规律和天体运动的规律统一起来。在科学文化发展上起到了积极的推动作用，解放了人们的思想，给人们探索自然的奥秘建立了极大的信心，人们有能力理解天地间的各种事物。2、牛顿采用怎样的科学方法发现万有引力定律牛顿由圆周运动和开普勒运动定律的知识，得出行星和太阳之间的引力跟星星的质量成正比，跟行星到太阳的距离的平方成反比，并由引力的相互性得出引力也应与太阳的质量成正比，最后牛顿又将这个结论推广到宇宙的一切物体之间的除万有引力定律。3、由天体间的万有引力到地球表面上物体与物体间的万有引力，人们经历了怎样的思维发展过程？牛顿猜想天体间的引力与地球表面上物体间的引力处于同一本源进行月——地检验推广到宇宙的一切物体间4、万有引力定律及其适用条件自然界中任何两个物体都相互吸引，引力的大小与物体的质量和的乘积成正比，与它们之间距离r的二次方成反比。适用条件：严格地说，公式只适用于质点间的相互作用，当两个物体间的距离远大于物体本身的大小时，公式也可以使用，对于均匀球体，r是两球心间的距离。要点归纳：7-3-1MRLmr1、对的应用说明：公式通常用作计算两个天体间的相互作用力，但此式可以计算任何两个物体间的相互吸引力，如图7-3-1所示，两球间的吸引力为由于万有引力提供了行星绕太阳运行时的向心力，故在分析天体运动时，有下列等式可供选择2、对万有引力定律的理解（1）万有引力的普遍性：万有引力不仅存在于星球间，任何客观存在的有质量的物体之间都存在这种相互吸引的力（2）万有引力的相互性：两个物体相互作用的引力是一对作用力和反作用力，它们大小相等，方向相反，分别作用于两个物体上。（3）万有引力的宏观性：在通常情况下，万有引力非常小，只有在质量巨大的星球间或天体与天体附近的物体间，它的存在才有实际的物理意义，故在分析地球表面物体受力时，不考虑地面物体对地球的万有引力，只考虑地球对地面物体的引力。图7-3-2F’FG（4）万有引力的特殊性：两物体间的万有引力只与他们本身的质量有关，与它们间的距离有关，而与所在空间的性质无关，也与周围有无其他物体无关。3、重力与万有引力的关系：（1）在地球表面上的物体所受的万有引力F可以分解成物体所受的重力G和随地球自转而做圆周运动的向心力F’，如图7-3-2所示。其中而从图中可看出：当物体在赤道上时，F、G、F’三力同向，此时F’达到最大值，，重力达到最小值：当物体在两极的极点时，F’=0，F=G,此时重力等于万有引力，重力达到最大值，。当物体由赤道向两极移动的过程中，向心力减小，重力增大，只有物体在两极时物体所受的万有引力才等于重力。总之，无论如何，都不能说重力就是万有引力。（2）万有引力充当向心力，在这类问题中，一个天体绕另一个天体做匀速圆周运动，向心力就是它们之间的万有引力，即有：例题探究与解答：例1、对于质量为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、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，是一对平衡力分析：由基本概念，万有引力定律及其适用条件逐项判断。引力常量G值是由英国物理学家卡文迪许运用巧妙的实验第一次测定出来的，所以选项A正确，两个物体间的万有引力是一对作用力与反作用力，它们总是大小相等，方向相反，分别作用于两个物体上，所以C选项正确。答案：AC说明：由于对万有引力定律只适用于质点这一条件缺乏深刻理解（或根本不注意使用条件），所以不能认识当两物体间的距离r趋于零时，这两个物体不能看作质点，万有引力定律不适用于此种情况，盲目套用定律错选B。例2、把太阳系各行星的运动近似看作匀速圆周运动，则离太阳越远的行星（）A、周期越小B、线速度越小C、角速度越小D、加速度越小分析：本题考察太阳对行星的引力决定了行星的运动，行星绕太阳做匀速圆周运动所需的向心力由太阳对行星的万有引力提供r越大，线速度越小，B正确；r越大，角速度越小，C正确；越小，则周期越大，A错；r越大，则a越小，D正确。答案：BCD说明：对不同的选项，可定量计算，也可定性分析，本题注重了定量讨论。例3、1789年英国著名物理学家卡文迪许首先估算了地球的平均密度，根据你所学过的物理知识，能否知道地球密度的大小？分析：地球表面处的一个物体，由万有引力定律可表示出它受到的万有引力的大小，同时此力的大小可看成等于该物体所受的重力mg，这样再将地球的体积代入，即可表示出地球的密度。解：设质量为m的物体在地球表面所受的重力为mg，则有：（1）（