7.2万有引力定律—2020-2021学年【新教材】人教版（2019）高中物理必修第二册课件

7.2万有引力定律 第七章 万有引力与宇宙航行 www.xfwuli.com 各行星都围绕着太阳运行，说明太阳与行星之间的引力是使行星如此运动的主要原因。引力的大小和方向能确定吗？ 情景引入 www.xfwuli.com 行星的运动是太阳吸引的缘故，并且力的大小与到太阳距离的平方成反比。 在行星的周围有旋转的物质(以太)作用在行星上，使得行星绕太阳运动。 一切物体都有合并的趋势，这种趋势导致物体做圆周运动。 胡克 伽利略 行星的运动是受到了来自太阳的类似于磁力的作用 ，与距离成反比。 开普勒 笛卡尔 科学家的思考 新课教学 www.xfwuli.com 科学家的思考 牛顿在前人对惯性研究的基础上，开始思考“物体怎样才会不沿直线运动”，他的回答是：以任何方式改变速度，都需要力。行星做匀速圆周运动需要指向圆心的力，这个力应该就是太阳对它的引力。 新课教学 www.xfwuli.com 一、行星与太阳间的引力 椭圆运动 匀速圆周运动 受力分析的合力= 运动分析得来的力 太阳对行星的吸引力，提供向心力。 F 太阳M 行星m Ｖ 天文观测难以直接得到行星运动的速度v，但可得到行星公转的周期T，它们之间的关系为 代入上式可得到 由开普勒第三定律可知 于是向心力的表达式可变为 新课教学 www.xfwuli.com 一、行星与太阳间的引力 匀速圆周运动 行星与太阳间的引力 式中量G与太阳、行星都没有关系 方向：沿着二者的连线 由牛顿第三运动定律：力的作用是相互的。 F 太阳M 行星m Ｖ Fʹ 即太阳对行星的引力 则行星对太阳的引力 新课教学 www.xfwuli.com 二、月—地检验 地球绕太阳运动，月球绕地球运动，它们之间的作用力是同一种性质的力吗？这种力与地球对树上苹果的吸引力也是同一种性质的力吗? 牛顿的猜想： 地上的力：重力mg 天上的力： 它们是同一种力，即天上人间都一样 新课教学 www.xfwuli.com 二、月—地检验 【理论分析】对月球绕地球做匀速圆周运动， 牛顿第二定律F=ma 同理：苹果自由落体加速度： 【天文观测】已知自由落体加速度g＝9.8 m/s2，月地中心间距r月地＝3.8×108m，月球公转周期T月＝2.36×106 s，可求得月球绕地球做匀速圆周运动的加速度 代入数据得： 结论：地面物体受地球的引力、月球所受地球的引力，与太阳、行星间的引力，遵循相同的规律。 天上人间确实都一样 新课教学 www.xfwuli.com 三、万有引力定律 自然界中任何两个物体都相互吸引，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。 【说明】 ①G为引力常数，单位N·m2/kg2 ②m1和m2表示两个物体的质量，r表示他们的距离 性质： 普遍性 、相互性 、独立性 F E0 新课教学 www.xfwuli.com 三、万有引力定律 适用于两个质点或者两个匀质球体之间。 ①对于两个质点，r指两个质点之间的距离 ②对于两个匀质球体，r指两球心之间的距离 万有引力定律的适用条件 特别：当两物体距离r趋于为零时，F万并不是趋于无穷大，因为r趋于0时，万有引力公式不在适用。 r F r F 新课教学 www.xfwuli.com 四、引力常量 亨利·卡文迪什 牛顿得出了万有引力与物体质量及它们之间距离的关系，但无法算出两个物体之间万有引力的大小，因为他不知道引力常量G的值。 一百多年以后，英国物理学家卡文迪什在实验室里通过 测量几个铅球之间的万有引力，比较准确地得出了 G 的数值。目前推荐的标准值 G ＝ 6.672 59×10-11 N·m2 /kg2 ，通常取G＝6.67× 10-11N·m2 /kg2。 新课教学 www.xfwuli.com 四、引力常量 G=6.67×10－11 N·m2/kg2 G的物理意义——两质量各为1kg的物体相距1m时万有引力的大小。 人们又测量了多种物体间的引力，所得结果均相同，引力常量的普适性成了万有引力定律正确性的有力证据。 第一个能称出地球质量的人 测定G值的意义： 1.证明了万有引力的存在； 2.使万有引力定律有了真正的实用价值。 亨利·卡文迪什 新课教学 www.xfwuli.com 自然界中任何两个物体都相互吸引，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。 ①G为引力常数，单位N·m2/kg2 ②m1和m2表示两个物体的质量，r表示他们的距离。 ③性质：普遍性、相互性、独立性 三、万有引力定律 一、行星与太阳间的引力 二、月—地检验 四、引力常量 G=6