6.3 万有引力定律(两课时)-【点石成金系列】2020-2021学年高中物理课件（人教版必修2）

§6.3.1 万有引力定律 艾萨克·牛顿 （Isaac Newton,1643– 1727 ） 文学家马克·吐温—— “科学真是迷人。根据零星的事实，添加一点猜想，竟能引得那么多收获！”这是著名文学家马克•吐温对万有引力理论成就的高度称赞 英国著名诗人亚历山大·波普曾经写过一首赞美牛顿的诗：“自然和自然界的规律，隐藏在黑暗里。上帝说：让牛顿去吧！于是，一切成为光明。” [近似处理：认为行星（m）绕太阳（M）作匀速圆周运动] 太阳对行星的引力（F）提供行星所受的向心力： 回顾太阳与行星间的引力推导： 由相互作用力的性质，行星对太阳的引力： （G是一个常量） 问题：在太阳系中，行星为什么都会绕太阳公转，而不会飞离太阳呢？ 牛顿的发现已经告诉我们：是太阳对行星的引力，才使行星能绕太阳公转而不会飞离。 并且太阳与行星间的引力，满足： 月亮为什么也会绕地球公转，也不会飞离地球呢？ 对此，牛顿认为： 是地球对月球的引力， 使月球绕地球公转而不飞离地球。 F 月球 r O M m 5 牛顿的思考 <1>地球和月球之间的吸引力会不会与地球吸引苹果的力是同一种力呢? <2>地球表面的重力能否延伸到很远的地方,会不会作用到月球上? <3>拉住月球使它绕地球运动的力,与拉着苹果使它下落的力,以及众行星与太阳之间的作用力也许真的是同一种力,遵循相同的规律? 是什么力使得地面的物体不能离开地球总要落回地面呢? 滴落小露珠 成熟的苹果落下 对此，牛顿认为：是地球对地面上物体的引力，才使物体下落。 猜想： 地球对月球的引力使月球绕地球公转而不飞离地球 地球对地面上苹果的引力使苹果总要落回地面 万有引力的猜想 事实：太阳对行星的引力使行星绕太阳公转而不飞离太阳。 太阳对行星的引力 地球对月球的引力 地球对地面上苹果的引力 继续猜想 也许是同一种性质的力， 遵从相同规律 “天上”的力 “人间”的力 是否同种性质？ 一、“月～地”检验 目的： 验证地球对地面上苹果的引力 地球对月球的引力 遵循 思 路： 1.假定猜想成立，理论推导 2. 实际测量、计算。 理论分析与测算结果一致则假设成立；不一致则假设就不成立 地球对苹果的引力: 1. 先假定猜想成立 ─ 理论推导 月─ 地检验 F r O F r O 地球对月球的引力: 月球绕地球公转的加速度： 苹果下落的加速度: （r地=6.4×106m） 在牛顿的时代，已能比较精确测定： 月球与地球的距离 3.8×108 m 月球公转周期 T = 27.3天 地球的自由落体加速度 g = 9.8 m/s2 求月球公转的向心加速度 即月球公转轨道半径 r = 3.8×108 m 2. 实际测量 F r O 即 结果一致！ 解： 验证结论 太阳对行星的引力 地球对月球的引力 地球对地面上苹果的引力 是同一种性质的力， 遵从相同规律 “天上”的力 “人间”的力 是同种性质 问题 1：地面上的两个物体间是否存在引力？ 问题 2：若地面上的两个物体间存在引力，为何两个物体没有在引力作用下紧靠在一起？ 既然太阳与行星之间、地球与月球之间、地球与物体之间都有引力，那么是不是任何两个有质量的物体之间都有这样的引力呢？是否 引力的大小都遵守 牛顿再度思考： 牛顿又大胆猜想，最终推广到任何两个物体之间的都存在这样的引力 事实上，自然界中任何两个有质量的物体间都存在引力。1687 年牛顿发现万有引力定律。 ? 行星绕太阳公转的向心力是太阳对行星的引力 一切物体间都存在引力 卫星绕行星公转的向心力是行星对卫星的引力 地面上物体所受重力来自地球对物体的引力 牛顿思考流程 G在数值上等于两个质量都是1kg的物体相距1m时的相互作用力． 二、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F与物体的质量m1和m2的乘积成正比，与它们的距离r的二次方成反比. 2.公式： m1,m2 ---两物体的质量 r ---两物体间的距离 G ---比例系数，叫引力常量，适用于任何物体，G的国际单位： N·m2/kg2 m1 m2 F F’ r 3.万有引力的理解 (1)普遍性：任何两个物体之间都存在引力（大到天体小到微观粒子），万有引力是自然界中物体间的基本相互作用之一。 (2)相互性：万有引力也是力的一种，力的作用是相互的，具有相互性，符合牛顿第三定律