第1节　天地力的综合：万有引力定律（课件 学案 练习，3份打包）鲁科版（2019）必修 第二册

第1节　天地力的综合：万有引力定律 [学习目标]　1.理解开普勒定律，知道开普勒第三定律中k值的大小只与中心天体有关，能用开普勒三定律分析行星运动问题(重难点)。2.理解万有引力定律内容、含义及适用条件，认识万有引力定律的普遍性，能应用万有引力定律解决实际问题(重点)。 一、行星运动的规律 如图为行星绕太阳转动的示意图，它们绕太阳一周的时间分别为：水星约73天、金星约219天、地球约365天、火星约694天、木星约11.9年、土星约29.5年、天王星约84年、海王星约164.8年，据此猜测行星绕太阳运动的周期与它们到太阳的距离有什么样的定性关系？ 　　　 　　　 　　　 　　　 　　　 　　　 1.开普勒定律 (1)开普勒第一定律(又叫轨道定律) 所有行星绕太阳运动的轨道都是　　　　　，太阳位于椭圆的一个　　　　。如图甲所示。 (2)开普勒第二定律(又叫面积定律) 任何一个行星与太阳的连线在相等的　　　　内扫过的面积　　　　。如图乙所示。 (3)开普勒第三定律(又叫周期定律) 行星绕太阳运行轨道半长轴a的立方与其公转周期T的平方成　　　　。如图丙所示。数学表达式为　　　　　　　　。 2.开普勒定律的应用 (1)当比较一个行星在椭圆轨道不同位置的速度大小时，选用开普勒第　　　　定律；当比较或计算两个行星的周期时，选用开普勒第　　　　定律。 (2)行星运动的近似处理 ①行星绕太阳运动的轨道十分接近圆，太阳处在　　　　。 ②对某一行星来说，它绕太阳做圆周运动的角速度(或线速度大小)　　　　，即行星做　　　　　　运动。 ③所有行星　　　　　　　　的三次方跟它的公转周期T的二次方的　　　　　　　，即=k或=。 (1)同一行星沿椭圆轨道绕太阳运动，靠近太阳时速度增大，远离太阳时速度减小。(　　) (2)行星轨道的半长轴越长，行星的周期越长。(　　) (3)开普勒第三定律中的常量k与行星无关，与中心天体也无关。(　　) (4)开普勒定律仅适用于行星绕太阳的运动。(　　) 例1　(2023·重庆市西南大学附中期末)如图所示为地球沿椭圆轨道绕太阳运动过程中的五个位置，分别对应我国的五个节气，下列说法正确的是(　　) A.夏至时地球公转的速度最大 B.冬至到夏至，地球公转的速度逐渐减小 C.从冬至到春分的时间大于地球公转周期的四分之一 D.从冬至到春分的时间等于春分到夏至的时间 二、万有引力定律 万有引力定律的推导 1.万有引力定律 (1)内容：自然界中任何两个物体都是相互吸引的，引力的方向　　　　 　　　　　，引力的大小F与　　　　　　　　　　　　成正比，与　　　　　　　　　　　　　　　成反比。 (2)表达式F=　　　　　　　　　　　　。 2.牛顿的“月-地”检验 (1)检验目的：检验地球绕太阳运动、月球绕地球运动的力与地球对树上苹果的吸引力是否为　　　　　　的力。 (2)检验方法：①假设地球与月球间的作用力和太阳与行星间的作用力是同一种力，它们的表达式也应该满足F=　　　　　　　　　　　　，根据牛顿第二定律，月球绕地球做圆周运动的向心加速度a月=　　　　　　。 ②假设地球对苹果的吸引力也是同一种力，同理可知，苹果的自由落体加速度a苹=　　　　。 ③=　　　　，由于r≈60R，所以=　　　　。 ④结论：地面物体所受地球的引力、月球所受地球的引力，与太阳、行星间的引力遵从　　　　的规律。 3.引力常量 牛顿得出了万有引力与物体质量及它们之间距离的关系，但没有测出引力常量G的值。 物理学家　　　　　　通过　　　　　　实验推算出引力常量G的值。通常取G=　　　　 N·m2/kg2。 4.对万有引力定律的理解 (1)普遍性：宇宙间任何两个有质量的物体之间都存在着相互吸引的力。 (2)相互性：两个有质量的物体之间的万有引力是一对作用力和反作用力。 (3)宏观性：地面上的一般物体之间的万 ... ...