高考物理总复习 第12讲 太阳与行星间的引力 万有引力定律能力提升学案 新人教版必修2.doc

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1、第12讲太阳与行星间的引力万有引力定律牛顿在前人的基础上，从动力学的角度出发，试图解释行星运动的力学原因，并最终发现了万有引力定律。牛顿关于太阳与行星间引力的猜想与论证过程具有科学探究意义，值得深刻体会。(1)太阳对行星的引力将行星绕太阳做椭圆运动简化为匀速圆周运动，则行星做匀速圆周运动的向心力由太阳对行星的引力来充当。太阳对不同行星的引力与行星的质量成正比，与行星和太阳间距离的二次方成反比，即(2)行星对太阳的引力行星对太阳的引力与太阳的质量成正比，与行星和太阳之间距离的二次方成反比，也就是(3)太阳与行星间的引力太阳与行星间引力的大小与太阳的质量和行星的质量

2、的乘积成正比，与两者之间距离的二次方成反比，即.式中G是比例系数，与太阳和行星都没有关系。太阳与行星间引力的方向沿着二者的连线方向。【考题1】试说明在推导太阳与行星间的引力的过程中，所用公式、、的物理意义和公式中各量的物理意义。【解析】公式表示物体以线速度v做匀速圆周运动，其向心力的大小为F，圆周运动的半径为r，做圆周运动的物体的质量为m.公式表示物体做匀速圆周运动的线速度v等于圆周轨道的周长C＝2πr与运动周期T的比值，其中r表示圆周运动的半径．公式是开普勒第三定律的数学表达式，其中r表示椭圆轨道的半长轴的大小．T表示行星绕太阳公转的周期，k是一个太阳系中与行

3、星无关的常量．【变式1—1】把行星运动近似看做匀速圆周运动以后，开普勒第三定律可写成，m为行星质量，则可推得()．A．行星受太阳的引力为B．所有绕太阳运动的行星受太阳的引力都相同C．行星受太阳的引力为D．质量越大的行星受太阳的引力一定越大考点2月—地检验月一地检验是牛顿发现万有引力定律历程中的重要一步，由此牛顿发现太阳对行星的引力与地球对表面物体的重力作用性质相同，并最终发现普遍意义上的万有引力定律。月一地检验的结果是重力与地球对月球的引力是同一种力。同时，由于不同物体在地球表面附近同一地点下落时有相同的加速度，说明地球对物体的引力与物体的质量成正比。【考题2】

4、牛顿发现万有引力定律的思维过程是下列的()．A．理想实验一理论推导一实验检验B．假想一理论推导一实验检验C．假想—理论推导—规律形成D．实验事实一假想一理论推导【解析】分析本题一定要了解相关的物理学史。牛顿是在前人研究的基础上，通过自己的类比，猜想：宇宙间任何物体间都存在吸引力，这些力具有相同的性质，遵循同样的力学规律，其大小都与两者间距离的平方成反比。然后再根据开普勒定律以及牛顿运动定律推导出万有引力定律。定律是否正确，需要经过实验检验，人们日常生活中所接触的物体间的万有引力太小了，无法直接进行实验测量，牛顿巧妙地运用理想实验一一“地一月”检验对他的结论做了验

5、证。【答案】B【变式2一1】已知月心和地心的距离是地球半径的60倍．地球表面的重力加速度g＝9．8m／s2，根据牛顿得出的结论计算月球绕地球做圆周运动的向心加涑度的值。【变式2—2】如果要验证太阳与行星之间引力的规律是否适用于行星与它的卫星，我们需要观测这些卫星运动时的哪些数据?观测前对这些数据的规律有什么假设?考点3万有引力定律的理解万有引力定律的理解应重点放在普遍性和相互性上，对万有引力定律公式的应用要特别注意适用条件。其中r的含义常常成为考点。的适用条件：①严格地说，万有引力定律公式只适用于计算质点间的相互作用力，即当两个物体间的距离远大于物体的大小时才适

6、用；②当两个物体相距不太远，不能看成质点时，可采用先分割，后求矢量和的方法计算；③一个质量分布均匀的球体与球外一个质点间的万有引力(或两个均匀球体间的引力)，可用公式计算，这时公式中的r是指球心间距离。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着这种相互吸引力；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、分别作用在两个物体上；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

7、析地球表面物体受力时，不考虑其他物体对它的万有引力；④万有引力的特殊性。两个物体间的万有引力只与它们本身的质量和距离有关，而与其所在空间的性质无关，也与周围有无其它物体无关【考题3】对于质量分别为m1和m2的两个物体问的万有引力的表达式为．下列说法中正确的是()．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趋近于零时，万有引力趋近于无穷大C．m1和m2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【解析】引力常量G的值是由英国物理学家卡文迪许运用构思巧妙的“精密扭秤”实验测定出来的。所以选项

8、A正确；两个物体之间的万