7.2 万有引力定律 课件-2021-2022学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

人教版普通高中物理 必修二 7.2万有引力定律 回顾 1.开普勒第一定律（轨道定律）：所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个（公共）焦点上。 2.开普勒第二定律（面积定律）：对于每一个行星而言，太阳和行星的连线在相等的时间内扫过相等的面积。 3.开普勒第三定律（周期定律）：所有行星的椭圆轨道的半长轴的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等。 我们进一步将行星绕太阳的运动简化成了匀速圆周运动，而做匀速圆周运动的物体必须有力提供向心力： 是什么原因促使行星绕太阳做匀速圆周运动呢？ 太阳与行星间的引力 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。 一切物体都有合并的趋势，行星通过旋转对抗合并的趋势。 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。 在太阳周围有旋转的物质（以太）作用在星星上，使行星绕太阳运动。 伽利略 笛卡尔 开普勒 胡克 物理大咖们的思考 关于力和运动清晰的概念是之后牛顿建立的，当时没有这些概念，他们无法深入研究。 牛顿的思考 一切物体总保持静止或匀速直线运动状态，直到作用在它上面的力迫使它改变这种状态为止。 行星绕太阳做匀速圆周运动需要向心力，这个力应该由太阳对行星的引力提供。 物体怎样才不会沿直线飞出去？ 牛二：F=man 阅读课本并尝试推导太阳对行星的引力。 一、行星与太阳间的引力 太阳对行星的引力与行星(受力星体)的质量成正比，与它们之间距离的二次方成反比。——平方反比规律 1.推导 太阳吸引行星的力F与行星吸引太阳的力F′是一对相互作用力。据牛三可知二者大小相等性质相同，同样都遵循平方反比规律！ 2.行星对太阳的引力 即在引力的存在与性质上行星和太阳的地位完全相当，故有： 式中G是比例系数与太阳、行星质量无关 该式来源于开普勒行星运动定律，只适用于行星与太阳间的引力。牛顿的思想超越了行星和太阳，踏着他的足迹我们一起将该式推广到世间万物。 二、月-地检验 是什么力把苹果拉到了地面？ 拉着苹果的力和拉着月球的力是同一种力吗？ 地绕太、月绕地它们之间的力是同一种力吗？ 它们都遵循平方反比规律吗？ 月地检验表明地面物体所受地球引力、月球所受地球引力，与太阳、行星间的引力的确是同一种力，都遵从平方反比规律！ 我们的思想还可以更解放，将以上吸引力推广到任意两个物体之间！ 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： G为引力常量，通常取G＝6.67×10－11 N·m2/kg2，由英国物理学家卡文迪许测定。 3.方向：沿着两物体的连线指向受力物体 (2)质量分布均匀的球体可视为质点，r指两球心间距。 思考：①r→0,F→＋∞? ②置于地球球心处的苹果所受地球给它的引力为多大？ ①r→0，此时两物体不能视为质点，公式不再适用。不能再把r→0代入公式推出F→＋∞的错误结论。②置于地球球心处的苹果据对称性可知，其所受地球各部分给它的引力的合力为零。 (1)适用于两质点或可看作两质点的两物体之间。 4.适用条件 5.星体内部万有引力的两个推论 ①推论1：在匀质球壳的空腔内任意位置处，质点受到球壳的万有引力的合力为零，即∑F引＝0. ②推论2：在匀质球体内部距离球心r处的质点(m)受到的万有引力等于球体内半径为r的同心球体(M′)对它的万有引力，即 判断正误 1.只有天体之间才存在万有引力.(　　) 2.只要知道两个物体的质量和两个物体之间的距离，就可以由 计算物体间的万有引力.(　　) 3.地面上的物体所受地球的万有引力方向一定指向地心.(　　) 4.两物体间的距离趋近于零时，万有引力趋近于无穷大.(　　) 5.放在地球球心处的苹果所受地球给它的引力为0.（ ） 6.设月地间距离不变，在人类不断将月球上的矿物运回地球，则月地间的引力不断减小。（ ） √ × × × √ × 放大法 四、引力常量 1.大小：G＝6.67×10－11 N·m2/kg2 2.G的含义：两质量1kg的物体相距1m时，它们之间的万有引力为6.67×10－11 N。 3.卡文迪许（什）扭秤实验的意义 ①赋予万引力定律以生命，使万有引力定律进入了真正实用的时代。 ②开创了微小量测量的先河，使科学放大法得到推广。 ③卡文迪许被称为“第一个测出地球质量的人”。 卡文迪许 英国 Henry Cavendish 一粒芝麻重的几千万分之一! √ 课堂精练 √ 3.假设地球是一半径为R、质量分布均匀的球体.一矿井深度为d，已知质量分布均匀的球壳对壳内物体的引力为零，则矿井底部和地面处的重力加速度大小之比为 √ 4.如图所示，在距一个质量为M，半