7.2 万有引力定律（教学课件）-【上好课】2022-2023学年高一物理同步备课系列（人教版2019必修第二册）

万有引力定律 第七章 第二节 主讲老师：陈庆威 2023.02.01 01 02 03 04 目录 行星与太阳的引力 月地检验 万有引力定律 来自科学家的思考 05 引力常量 课堂引入 思考：是什么力支配着行星绕着太阳做如此和谐而有规律的运动呢？ 第一部分：来自科学家的思考 一、伽利略的观点 合并趋势 一切物体都有合并的趋势，这种趋势导致物体做圆周运动。 受到了来自太阳的类似于磁力的作用。 类磁力 二、开普勒的观点 三、笛卡尔的观点 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。 (以太）作用 行星受到了太阳对它的引力，证明了如果行星的轨道是圆形的，其所受的引力大小跟行星到太阳的距离的二次方成反比，但没法证明在椭圆轨道规律也成立。 F 胡克 哈雷 四、胡克与哈雷的观点 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。 五、牛顿的观点 能不能求出这个引力的大小和方向呢？ 第二部分：行星与太阳的引力 行星绕太阳的运动可以看做匀速圆周运动，行星做匀速圆周运动时，受到一个指向圆心（太阳）的引力，正是这个力提供了匀速圆周运动所需的向心力，由此可推知太阳与行星间引力的方向沿着二者的连线。 太阳与行星间的引力 一、行星所受向心力的方向 设行星的质量为m，速度为v，行星与太阳间的距离为r，则行星绕太阳做匀速圆周运动的向心力为 天文观测难以直接得到行星的速度 v，但可以得到行星的公转周期 T F 行星 太阳 M m Ｖ r 二、行星所受向心力的大小 根据开普勒第三定律 所以 太阳对行星的引力 即太阳对不同行星的引力，与行星的质量m成正比，与r2成反比。 F 行星 太阳 M m Ｖ r 二、行星所受向心力的大小 类比法 牛 三 F 和F ′是一对作用力和反作用力，那么可以得出F大小跟太阳质量M、行星质量m的关系式有什么关系？ G为比例系数，与太阳、行星无关。 方向：沿着太阳与行星间的连线 F Fʹ M m Ｖ 二、行星所受向心力的大小 第三部分：月地检验 一、问题与猜想 地球对月球的引力，与地球对树上苹果的吸引力是同一种性质的力吗？ 二、牛顿的思考 地球对月球的引力、地球对地面上物体的引力若为同一种力，其大小的表达式应满足： 三、月地检验 R r F 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。 三、月地检验 第四部分：万有引力定律 一、万有引力的内容 2.表达式： 3.适用条件： （1）两质点间（两物体间距远大于物体的线度） （2）两均质球体间（r 为两球球心间的距离） 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。 二、对万有引力的理解 1.普遍性：它存在于宇宙中任何客观存在的两个物体之间。 2.相互性：任何两物体间的相互引力，都是一对作用力和反作用力，符合牛顿第三定律。 3.宏观性：通常情况下，万有引力非常小，只有在质量巨大的天体间或天体与天体附近的物体间，它的作用才有实际的物理意义。 4.独立性：万有引力的大小只与它们的质量和距离有关，与其他的因素均无关。不管它们之间是否还有其他作用力。 三、万有引力的意义 揭示了地面上物体运动的规律和天体上物体的运动遵从同一规律，让人们认识到天体上物体的运动规律也是可以认识的,解放了人们的思想,给人们探索自然的奥秘建立了极大信心, 对后来的物理学、天文学的发展具有深远的影响。 第五部分：引力常量 一、引力常量的测定 1686年牛顿发现万有引力定律后，却无法算出两个天体间的引力大小。 100多年以后，英国物理学家卡文迪什利用扭秤装置，第一次比较准确地测出了引力常量。 二、扭称装置的巧妙之处 1.扭秤装置把微小力通过杠杆旋转明显反映出来（一次放大）； 2.扭转角度（微小形变）通过光标的移动来反映（二次放大），从而确定物体间的万有引力。 3.标准值：G＝6.67259×10－11N·m2/kg2， 通常取G＝6.67×10－11N·m2/kg2 。 三、测定引力常量的意义 1．证明了万有引力的存在； 2．“开创了测量弱力的新时代” （英国物理学家玻印廷语）； 3．使得万有引力定律有了真正的实用价值，可测定远离地球的一些天体的质量、平均密度等。 卡文迪什实验室 第六部分：巩固提升 课堂小结   G=6.67×10－11N·m2/kg2 内容 表达式 条件 理解 万有引力 月地检验 引力 定律 引力常量 思考 猜想 关于引力常量，下列说法正确的是（　　） A．在国