2024-2025年高中物理专题7.2 万有引力定律（讲）（原卷版）.docxVIP

专题7.2万有引力定律（讲）

讲教材

本节课所采用的教材是人教版高中物理必修第二册第七章第二节的内容，万有引力定律是本章的核心，具有承上启下的作用。从知识建构的历史进程来看，根据上节所学知识，在教师的引导下学生较容易提出本节所学内容。

教学过程中的关键是对万有引力定律的推导过程深入体会，培养学生的科学品质，知道公式的适用条件，引力常量测定中的思想方法等。物理学史的讲述不仅要达到了解历史的目的，还需借此使学生体会科学研究的长期性、连续性、艰巨性，升华学生的思想，提升学生素质。

本节要求学生理解万有引力定律的含义并会推导万有引力定律，记住引力常量G并理解其内涵，知道任何物体间都存在着万有引力，且遵循相同的规律，月地检验出现在正文里起衔接作用，把太阳与行星间的引力推广到地球与月球，地球与地面物体间，并对任意两个物体间的引力起铺垫作用。

讲核心素养

物理观念：构建任何物体都存在引力的物理观念，能科学地描述万有引力定律以及方向形成相互作用观念。

科学思维：通过推导太阳与行星间的引力公式，体会逻辑推理在物理学中的重要性。

科学探究：通过对万有引力的学习让学生会用物理知识来解释生活中的问题，提高分析问题解决问题的能力。

科学态度与责任：通过牛顿在前人的基础上发现万有引力的思想过程，说明科学研究的长期性、连续性及艰巨性。

讲图片思维导图

讲考点和题型

【考点一】行星与太阳间的引力

1．猜想

行星围绕太阳的运动可能是太阳的引力作用造成的，太阳对行星的引力F应该与行星到太阳的距离r有关．

2．模型简化

行星以太阳为圆心做匀速圆周运动，太阳对行星的引力提供了行星做匀速圆周运动的向心力．

3．太阳对行星的引力

F＝eq\f(mv2,r)＝meq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2πr,T)))eq\s\up20(2)·eq\f(1,r)＝eq\f(4π2mr,T2).

结合开普勒第三定律得：F∝eq\f(m,r2).

4．行星对太阳的引力

根据牛顿第三定律，行星对太阳的引力F′的大小也存在与上述关系类似的结果，即F′∝eq\f(M,r2).

5．太阳与行星间的引力

由于F∝eq\f(m,r2)、F′∝eq\f(M,r2)，且F＝F′，则有F∝eq\f(Mm,r2)，写成等式F＝Geq\f(Mm,r2)，式中G为比例系数．

【例1】在人类对行星运动规律的认识过程，开普勒作出了划时代的贡献。对开普勒行星运动定律的理解，下列说法中正确的是（）

A．牛顿发现万有引力定律后，开普勒整理牛顿的观测数据，发现了行星运动规律

B．此定律不仅适用于行星绕太阳运动，也适用于宇宙中其他卫星绕行星的运动

C．由开普勒第三定律，月亮围绕地球运动的值与人造卫星围绕地球运动的不相同

D．行星绕太阳做椭圆轨道运动时，线速度方向时刻在变，但大小始终不变

【变式训练1】下列说法不正确的是（）

A．行星轨道的半长轴越长，其公转的周期就越大

B．牛顿利用扭称实验装置测出万有引力常量

C．开普勒根据第谷的观测数据总结出了开普勒三定律

D．向心力的作用只是改变速度的方向，不改变速度的大小

【考点二】月—地检验

1．猜想：维持月球绕地球运动的力与使物体下落的力是同一种力，遵从“平方反比”的规律．

2．推理：物体在月球轨道上运动时的加速度大约是它在地面附近下落时的加速度的eq\f(1,602)．

3．结论：计算结果与预期符合得很好．这表明：地面物体所受地球的引力、月球所受地球的引力，与太阳、行星间的引力遵从相同的规律．

【例2】2024年2月24日，“天问一号”探测器进入火星停泊轨道，并于5月15日成功着陆于火星乌托邦平原。若火星半径为R，质量为M，引力常量为G，着陆前质量为m的“天问一号”距火星表面高度h，则此时火星对“天问一号”的万有引力大小为（）

A． B． C． D．

【变式训练2】2024年4月29日，中国空间站“天和”核心舱发射升空，准确进入预定轨道。核心舱绕地球飞行的轨道可视为圆形轨道，轨道半径约为6800km，核心舱绕地球飞行的速度约为7.7km/s。发射升空过程中，核心舱与地球之间的万有引力（）

A．变小 B．变大

C．先变大后变小 D．先变小后变大

【考点三】万有引力定律

1．内容：自然界中任何两个物体都相互吸引，引力的方向在它们的连线上，引力的大小与物体的质量m1和m2的乘积成正比、与它们之间距离r的二次方成反比．

2．表达式：F＝Geq\f(m1m2,r2).

3．引力常量G：由英国物理学家卡文迪什测量得出，常取G＝6.67×10－11N·m2/kg2.

4.对万有引力定律的理解

（1）公式：F＝Geq\f(m1m2,r2)，其中G＝6.67×10－11N·m2/kg2，称为引力常量，m1、m