高中物理6-3萬(wàn)有引力定律49張

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1666年夏末一個(gè)溫暖的傍晚，在英格蘭林肯郡烏爾斯索普，一個(gè)腋下夾著一本書(shū)的年輕人走進(jìn)他母親家的花園里，坐在一棵樹(shù)下，開(kāi)始埋頭讀他的書(shū)．當(dāng)他翻動(dòng)書(shū)頁(yè)時(shí)，他頭頂?shù)臉?shù)枝中有樣?xùn)|西晃動(dòng)起來(lái)，一只歷史上最著名的蘋(píng)果落了下來(lái)，打在23歲的伊薩克·牛頓的頭上，恰巧在那天，牛頓正苦苦思索著一個(gè)問(wèn)題：是什么力量使月球保持在環(huán)繞地球運(yùn)行的軌道上，以及使行星保持在其環(huán)繞太陽(yáng)運(yùn)行的軌道上？為什么這只打中他腦袋的蘋(píng)果會(huì)墜落到地上？(如上圖所示)正是從思考這一問(wèn)題開(kāi)始，他找到了這些問(wèn)題的答案——萬(wàn)有引力定律．,1．假定維持月球繞地球運(yùn)動(dòng)的力與使得蘋(píng)果下落的力真的是同一種力，同樣遵從__________的定律，那么，由于月球軌道半徑約為地球半徑的60倍，所以月球軌道上一個(gè)物體受到的引力是在地球上的__________倍．根據(jù)牛頓第二定律，物體在月球軌道上運(yùn)動(dòng)的加速度(月球__________加速度)是它在地面附近下落時(shí)的加速度(________加速度)的____________倍．根據(jù)牛頓時(shí)代測(cè)出的月球公轉(zhuǎn)周期和軌道半徑，檢驗(yàn)的結(jié)果是______________________與______________________，真的是同一種力．,2．自然界中任何兩個(gè)物體都________，引力的大小與____________________________正比，與_____________成反比．其中G叫__，數(shù)值為_(kāi)_____________________，它是英國(guó)物理學(xué)家________在實(shí)驗(yàn)室利用扭秤實(shí)驗(yàn)測(cè)得的． 3．萬(wàn)有引力定律的發(fā)現(xiàn)，是17世紀(jì)自然科學(xué)最偉大的成果之一．它把地面上______________規(guī)律和____________規(guī)律統(tǒng)一了起來(lái)，對(duì)以后物理學(xué)和天文學(xué)的發(fā)展具有深遠(yuǎn)的影響．它第一次揭示了____________________規(guī)律，在人類認(rèn)識(shí)自然的歷史上樹(shù)立了一座里程碑．,(1)牛頓的猜想：地球與太陽(yáng)之間的吸引力與地球?qū)χ車矬w的引力可能是同一種力，遵循相同的規(guī)律． (2)猜想的依據(jù)：①行星與太陽(yáng)之間的引力使行星不能飛離太陽(yáng)，物體與地球之間的引力使物體不能離開(kāi)地球；②在離地面很高的距離內(nèi)，都不會(huì)發(fā)現(xiàn)重力有明顯的減弱，那么這個(gè)力必定延伸到很遠(yuǎn)的地方．,(3)檢驗(yàn)的思想：如果猜想正確，月球在軌道上運(yùn)動(dòng)的向心加速度與地面重力加速度的比值，應(yīng)該等于地球半徑平方與月球軌道半徑平方之比，即1/3600. (4)檢驗(yàn)的結(jié)果：地面物體所受地球的引力，與月球所受地球的引力是同一種力.,(3)萬(wàn)有引力定律適用的條件 ①嚴(yán)格地說(shuō)，萬(wàn)有引力定律只適用于質(zhì)點(diǎn)的相互作用． ②兩個(gè)質(zhì)量分布均勻的球體或球殼間的相互作用，也可用萬(wàn)有引力定律計(jì)算，其中r是兩個(gè)球體或球殼的球心間的距離． ③如果兩個(gè)物體間的距離遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于物體本身的大小時(shí)，物體可看成質(zhì)點(diǎn)，公式可近似適用，其中r為兩物體質(zhì)心間的距離．,特別提醒： (1)任何物體間的萬(wàn)有引力都是同種性質(zhì)的力． (2)任何有質(zhì)量的物體間都存在萬(wàn)有引力，一般情況下，質(zhì)量較小的物體之間萬(wàn)有引力忽略不計(jì)，只考慮天體間或天體對(duì)放入其中的物體的萬(wàn)有引力．,答案：A,(1)萬(wàn)有引力的普遍性．萬(wàn)有引力不僅存在于星球間，任何客觀存在的有質(zhì)量的物體之間都存在著這種相互吸引力． (2)萬(wàn)有引力的相互性．兩個(gè)物體相互作用的引力是一對(duì)作用力和反作用力，它們大小相等，方向相反，分別作用在兩個(gè)物體上．,(3)萬(wàn)有引力的宏觀性．在通常情況下，萬(wàn)有引力非常小，只有在質(zhì)量巨大的星球間或天體與天體附近的物體間，它的存在才有實(shí)際的物理意義，故在分析地球表面物體受力時(shí)，不考慮其他物體對(duì)它的萬(wàn)有引力． (4)萬(wàn)有引力的特殊性．兩個(gè)物體間的萬(wàn)有引力只與它們本身的質(zhì)量有關(guān)，與它們之間的距離有關(guān)．而與所在空間的性質(zhì)無(wú)關(guān)．,你能立即回答出你對(duì)地球的引力是多大嗎？假設(shè)你身體的質(zhì)量是60kg. 答案：588N 解析：我對(duì)地球的引力大小等于我的體重588N. 因?yàn)轶w重為mg＝60×9.8N＝588N，而我的體重即我所受的重力，近似等于地球?qū)ξ业囊?，又根?jù)牛頓第三定律知，地球?qū)ξ业囊臀覍?duì)地球的引力是一對(duì)作用力與反作用力，大小應(yīng)當(dāng)相等，所以，我對(duì)地球的引力等于我的體重588N.,(1)1789年，英國(guó)物理學(xué)家卡文迪許用“扭秤實(shí)驗(yàn)”(如圖所示)比較準(zhǔn)確地測(cè)出了G的數(shù)值．,(2)標(biāo)準(zhǔn)值G＝6.67259×10－11N·m2/kg2，通常取G＝6.67×10－11N·m2/kg2.,如圖所示，一位果農(nóng)挑著兩筐質(zhì)量均為30kg的蘋(píng)果．設(shè)兩筐蘋(píng)果質(zhì)心間的距離為2m，請(qǐng)用萬(wàn)有引力定律計(jì)算它們之間的萬(wàn)有引力．(G取6.67×10－11N·m2/kg2),答案：1.5×10－8N,物體的重力并不等于萬(wàn)有引力，但物體的重力和地球?qū)υ撐矬w的萬(wàn)有引力差別很小，物體的重力是地球?qū)ξ矬w的萬(wàn)有引力的一個(gè)分力，萬(wàn)有引力F的另一個(gè)分力F1是使物體隨地球自轉(zhuǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力，越靠近赤道(緯度越低)，如圖所示，物體繞地軸隨地球一起運(yùn)動(dòng)的向心力F1就越大，重力就越?。环粗?，越靠近地球兩極(緯度越高)，物體繞地軸隨地球一起運(yùn)動(dòng)的向心力F1就越小，重力就越大．在兩極，重力等于萬(wàn)有引力．,D．兩個(gè)物體間的引力總是大小相等，方向相反的，是一對(duì)平衡力 解析：引力常量G值是由英國(guó)物理學(xué)家卡文迪許運(yùn)用構(gòu)思巧妙的“精密”扭秤實(shí)驗(yàn)測(cè)定出來(lái)的，所以選項(xiàng)A正確．兩個(gè)物體之間的萬(wàn)有引力是一對(duì)作用力與反作用力，它們總是大小相等，方向相反，分別作用在兩個(gè)物體上，所以選項(xiàng)C正確． 答案：AC,點(diǎn)評(píng)：如果對(duì)萬(wàn)有引力定律只適用于質(zhì)點(diǎn)這一條件缺乏深刻理解(或根本不注意適用條件)，往往不能認(rèn)識(shí)當(dāng)兩物體間的距離r趨于零時(shí)，這兩個(gè)物體不能看做質(zhì)點(diǎn)，萬(wàn)有引力定律不適用于此種情況，就容易盲目套用定律錯(cuò)選B.,答案：C,(四川西充中學(xué)高一檢測(cè))設(shè)想人類開(kāi)發(fā)月球，不斷把月球上的礦藏搬運(yùn)到地球上，假定經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間開(kāi)采后，地球仍可看作是均勻的球體，月球仍沿開(kāi)采前的圓周軌道運(yùn)動(dòng)，則與開(kāi)采前相比( ) A．地球與月球間的萬(wàn)有引力將變大 B．地球與月球間的萬(wàn)有引力將變小 C．月球繞地球運(yùn)動(dòng)的周期將變大 D．月球繞地球運(yùn)動(dòng)的周期將變短,因?yàn)閙1＋Δm和m2－Δm之和是常數(shù)，所以二者相等時(shí)之積最大．因?yàn)閙1m2，故隨礦藏搬運(yùn)m1＋Δm與m2－Δm之差增大，其二者乘積減小，B正確．,答案：BD,(蘭州高一檢測(cè))地球質(zhì)量大約是月球質(zhì)量的81倍，一個(gè)飛行器在地球與月球之間，當(dāng)?shù)厍驅(qū)λ囊驮虑驅(qū)λ囊Υ笮∠嗟葧r(shí)，飛行器距月球球心的距離與月球球心距地球球心之間的距離之比為( ) A．1：9 B．9 ：1 C．1 ：10 D．10 ：1 答案：C,解析：在地面附近的物體，所受重力近似等于物體所受到的萬(wàn)有引力． 取測(cè)試儀為研究對(duì)象，其先后受力如圖(甲)(乙)所示，據(jù)物體的平衡條件有FN1＝mg1，g1＝g，,一行星探測(cè)器從所探測(cè)的行星表面垂直升空，探測(cè)器的質(zhì)量是1500kg，發(fā)動(dòng)機(jī)推力為恒力，升空途中發(fā)動(dòng)機(jī)突然關(guān)閉．如圖所示為探測(cè)器速度隨時(shí)間的變化圖象，其中A點(diǎn)對(duì)應(yīng)的時(shí)刻tA＝9s，此行星半徑為6×103km，引力恒量G＝6.67×10－11N·m2/kg2.求：,(1)探測(cè)器在該行星表面達(dá)到的最大高度； (2)該行星表面的重力加速度； (3)發(fā)動(dòng)機(jī)的推力； (4)距此行星高h(yuǎn)＝6×103km處的重力加速度． 答案：(1)1200m (2)6.0m/s2 (3)2.5×104N (4)2.45m/s2,同學(xué)們,來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全,同學(xué)們,來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全,