2019-2020年高中物理必修2万有引力定律

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1、2019-2020年高中物理必修2万有引力定律[知能准备]万有引力定律：自然界中任何两个物体都相互吸引，引力的大小与物体的成正比，与它们之间成反比。公式F=，G是比例系数，叫做。2．引力常量，它是由国物理学家在实验室里首先测出的。[同步导学]1．万有引力定律发现的思路、方法开普勒解决了行星绕太阳在椭圆轨道上运行的规律，但没能揭示出行星按此规律运动的原因．英国物理学家牛顿(公元1642～1727)对该问题进行了艰苦的探索，取得了重大突破．首先，牛顿论证了行星的运行必定受到一种指向太阳的引力．其次，牛顿进一步论证了行星沿椭圆轨道运行时受到太阳的引力，与它们的距离的二次方成反比．

2、为了在中学阶段较简便地说明推理过程，课本中是将椭圆轨道简化为圆形轨道论证的．第三，牛顿从物体间作用的相互性出发，大胆假设并实验验证了行星受太阳的引力亦跟太阳的质量成正比．因此得出：太阳对行星的行力跟两者质量之积成正比．最后，牛顿做了著名的“月一地”检验，将引力合理推广到宇宙中任何两物体，使万有引力规律赋予普遍性．2．对万有引力定律的理解⑴．万有引力的普遍性：万有引力是普遍存在于宇宙中任何有质量物体之间的相互吸引力，它是自然界中物体之间的基本相互作用之一，任何客观存在的两部分有质量的物质之间都存在着这种相互作用。⑵．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与反作用

3、力.它们大小相等、方向相反、分别作用在两个物体上。⑶．万有引力的可观性：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。⑷．万有引力的特殊性：两物体间的万有引力只与它们本身的质量有关，与它们间的距离有关，而与所在空间的性质无关，也与周围有无其它物质无关。例1对于质量分别为m1和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．当两物体的距离r趋于零时，万有引力趋于无穷大C．相互作用的两个物体，质量大的受到的引力大，质量小的受到的引力小C．两个物体间的引

4、力总是大小相等、方向相反，是一对平衡力解答：引力常量G值时是由英国物理学家卡文迪许运用巧妙的“扭秤实验”测量出来的，是一个常数，所以A正确。当两个物体间的距离r趋于零时，两物体不能视为质点，不能运用公式计算引力大小，所以B错。两个物体间的引力尽管大小相等、方向相反，但作用在两个不同的物体上，是一对作用力与反作用力，不是平衡力。所以C错。因此本题的正确答案选A。3.万有引力定律的适用条件⑴．严格地说，万有引力定律公式适用于质点间引力大小的计算⑵．对于可视为质点的物体间的引力也可以用万有引力定律公式计算，如两物体间距远大于物体本身的大小时，物体可看成质点；均匀球体可视为质量集中

5、于球心的质点。⑶．当研究物体不能看成质点时，可以把物体假象分割成无数个质点，求出一个物体上每个质点与另一个物体上所有质点的万有引力，然后求合力。1-3-1例2如图1-3-1所示，两球的半径分别是r1和r2，均小于r，而球质量分布均匀,大小分别为m1、m2，则两球间的万有引力大小为（）A．B．C．D．解答：此题两球质量分布均匀，可视为质量集中于球心的质点，所以两者间距为r1+r2+r所以两球间的万有引力大小为因此本题正确答案选D4．万有引力定律的应用：在中学物理范围内，万有引力定律一般用于天体在圆周运动中的动力学问题或运动学问题的分析，当天体绕着某中心天体做圆周运动时，中心天

6、体对该天体的引力充当其做周围运动所需的向心力，据此即可列出方程定量的分析。例3阅读下列材料，并结合材料解题开普勒从1909年——1919年发表了著名的开普勒行星三定律：第一定律：所有的行星分别在大小不同的椭圆轨道上绕太阳运动，太阳在这个椭圆的一个焦点上第二定律：太阳和行星的连线在相等的时间内扫过相等的面积1-3-2第三定律：所有行星的椭圆轨道的半长轴的三次方跟公转周期的平方的比值都相等实践证明，开普勒三定律也适用于人造地球卫星的运动，如果人造地球卫星沿半径为r的圆形轨道绕地球运动，当开动制动发动机后，卫星速度降低并转移到与地球相切的椭圆轨道，如图1-3-2所示，问在这之后，

7、卫星经过多长时间着陆？空气阻力不计，地球半径为R，地球表面重力加速度为g，圆形轨道作为椭圆轨道的一种特殊形式。分析：此题所求实质是星体做椭圆运动的周期，仅凭中学物理知识难以解决，但再利用题中信息所示原理，则可方便求解。解答：提供的信息中有如下几条对解题有用(1)开氏第一定律(2)开氏第二定律(3)开氏第三定律a3/T2=常量(4)开氏第三定律适用于人造卫量(5)圆轨道是椭圆轨道的特例，半长轴与半短轴等长，均为半径。于是由开氏第三定律可得=其中a=(R+r)另外又有=mr=mg考虑到椭圆轨道的对称性，考虑到开氏第二定