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1、高一物理必修2学案 （人教版2019） 班级： 姓名：7.2万有引力定律及引力常量的测定【学习目标】1、了解万有引力定律的发现过程，能说出万有引力的计算公式，会应用公式解决相关问题2、能说出万有引力常量的测定方法及该常量的重要意义重点：能说出万有引力定律的计算公式及适用条件，会应用公式解决相关问题难点：万有引力定律的发现过程【学习过程】导入学习：自远古以来，当人们仰望星空时，天空中壮丽璀璨的景象便吸引了他们的注意。智慧的头脑开始探索星体运动的奥秘，到了17世纪，牛顿以他伟大的工作把天空中的现象与地面上的现象统一起来，成功地解释了天体运动的规律。时至今日，数千颗人造卫星正在按照万有引力定律为它们
2、“设定”的轨道绕地球运转着。牛顿发现的万有引力定律取得了如此辉煌的成就，以至于阿波罗8号从月球返航的途中，当地面控制中心问及“是谁在驾驶”的时候，指令长这样回答“我想是牛顿在驾驶。” 从本节开始，我们将追寻牛顿的足迹，用自己的手和脑，重新“发现”万有引力定律。学习活动一、万有引力定律提出问题：开普勒定律发现后，人们开始更深入的思考：“是什么原因使行星绕太阳运动？”猜想：行星绕太阳做匀速圆周运动，它们所需要的向心力由谁来提供？这个力与哪些因素有关？理论推导：1、太阳对不同行星的引力为多大？2、根据开普勒第三定律可知是常量，故请进一步推导太阳对不同行星的引力为多大？太阳对行星的引力正比于什么？3、
3、根据牛顿第三定律可知，行星对太阳的引力正比于什么？4、太阳与行星间的引力正比于什么？月地检验：已知：月球绕地球运行的周期为T=27.3天，月球与地球球心的平均距离为r=60R（R为地球半径）， 故可算出月球绕地球运行的加速度为2.7210-3m/s2，若地球表面重力加速度g=9.8 m/s2检验：月球绕地球做圆周运动的向心力假如是由万有引力提供的，那么它的向心加速度：（是黄金代换公式，M是地球质量，R是地球半径）根据月球绕地球做圆周运动，向心加速度公式得到：在误差范围内这两种方法求得的向心加速度相同，这样牛顿的猜想得到了检验。对结论进行修正和推广：牛顿认为这种引力不仅存在于天体之间，还存在于所
4、有物体之间，从而阐述了普遍意义下的万有引力定律，那么万有引力定律的内容及公式是什么？引力常量G为多大？公式中的r表示什么？思考：依据公式可知“当r减小时，力F增大”。那么，当r减小到趋近于零时，两物体间的引力趋近于无穷大吗？你认为万有引力定律有什么适用条件？学以致用3、通过计算并比较万有引力的大小，你认为万有引力起决定性作用的领域在哪？ 太阳质量为21030kg，地球的质量为61024kg，太阳与地球的平均距离为1.51011m，则太阳地球间的万有引力为多大？ 两个质量是100 kg的人相距1m 时之间的万有引力约有多大？ 已知地球的半径为6.4106m，质量是100 kg的人站在赤道上所受到
5、的地球的万有引力为多大？若地球赤道表面的重力加速度g=9.78 m/s2，则该人所受的重力为多大？学习活动三、引力常量的测定及其意义阅读课本93页、94页和查阅资料，回答一下问题：问题1、引力常量是由哪国的哪个物理学家用什么实验装置测定的？问题2、为能测量出G，应当知道哪些物理量？问题3、扭秤实验中的巧妙之处是如何测量两物体间的微弱引力的？问题4、引力常量的测定具有怎样的意义？【知识建构】【应用学习】1798年英国物理学家卡文迪许测出万有引力常量G，因此卡文迪许被人们称为能称出地球质量的人。若已知万有引力常量G，地球半径为R，地球表面处的重力加速度g，月球绕地球运行的周期为T，月球与地球的平均
6、距离为r，根据已知条件你有什么方法可以求出地球的质量M？能否计算出月球的质量？【当堂检测】 A组1下列说法正确的是（ ）A开普勒在总结前人研究的基础上成功地抽象和概括出行星运动的规律B万有引力定律对质量大的物体适用，对质量小的物体不适用C万有引力定律是牛顿提出的，但万有引力常数G则是卡文迪许通过实验测出的D万有引力的大小与两物体的质量乘积成正比，与它们间的距离成反比2如图所示，质量分布均匀的两球距离为R，已知两球的半径分别为R1、R2，质量分别为m1、m2，则两球间的万有引力大小为（ ） R1R2RA B C D3已知两个质点相距r时，它们之间的万有引力大小为F；若将它们之间的距离变为2r，则它们之间的万有引力大小为（ ）A4F B2F C DB组4 用火箭把宇航员送到月球上，如果他已知月球的半径，那么他用一个弹簧秤和一个已知质量的砝码，能否测出月球的质量？应该怎样测定？