7.2万有引力定律 课件-2022-2023学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

万有引力 定律 人教版高中物理 必修2 第七章 万有引力与宇宙航行 复习：行星绕太阳运动遵循什么规律？ 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？ 开普勒指出所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，行星绕太阳的运动不是完美的正圆，这打破了天体运动的神圣性，促使人们开始思考行星绕太阳运动的原因。 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。 伽利略的观点 受到了来自太阳的类似于磁力的作用。 类磁力 开普勒的观点 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 笛卡尔的观点 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 胡克与哈雷的观点 他的回答是：以任何方式改变速度，都需要力。使行星沿圆或椭圆运动，需要指向圆心或椭圆焦点的力，这个力应该就是太阳对行星的引力。 牛顿的观点 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”？ 牛顿利用他发现的“牛顿运动定律”把行星的向心加速度与太阳对它的引力联系了起来。 本节课我们根据牛顿运动定律及开普勒行星运动定律来讨论太阳与行星之间的引力。 太阳 行星 a 太阳 行星 r 简化 (1)匀速圆周运动模型： 行星绕太阳做椭圆运动的轨迹的两个焦点靠得很近，行星的运动轨迹非常接近圆，所以将行星的运动看成以太阳为圆心的匀速圆周运动。 (2)太阳对行星的引力提供行星做圆周运动的向心力。 行星绕太阳的运动看做匀速圆周运动，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。 1、太阳对行星的引力 一、行星与太阳间的引力 上一章我们已学习了向心力的规律，那么我们能否从向心力出发得到引力遵循的规律呢？ 消去T 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 F′ 2.行星对太阳的引力 太阳和行星的引力是相互的，行星和太阳的地位对等的，太阳对行星的引力与行星质量成正比，由类比法可得行星对太阳的引力与太阳的质量成正比。 类比法 牛 三 牛三 F 和F ′是一对作用力和反作用力，所以F的大小既和太阳质量M成正比、也和行星质量m成正比。 3、太阳与行星间的引力 （1）G是与太阳和行星质量均无关的常量。 （2）太阳与行星间引力的方向沿着二者的连线。 最早发现太阳和行星之间引力和距离的二次方成反比规律的应该是胡克，但从数学上证明引力的平方反比率，并将引力推广到一切物体的则是牛顿。 根据牛顿的朋友对他晚年谈话的回忆，当牛顿思考月亮绕地球运动的原因时，苹果的偶然落地引起了他的遐想，于是人们便乐于相信是苹果落地使牛顿发现了万有引力定律。 苹果落地的故事 牛顿是否从苹果落地中得到启发，已无从考证。但可以肯定的是：牛顿确实把“地球吸引月球的力”和“地球吸引苹果的力”进行过对比，这就是著名的“月—地检验” 苹果落地的故事 苹果落地的故事非常有趣，为人们所津津乐道，但它把人类历史上最伟大的发现降格为灵机一动的聪明之举，这是对科学的不尊重，对历史的不尊重。 牛顿在发现了太阳与行星之间引力所遵循的规律后，做了上述思考。 如果这两种力是性质相同的力，那么它们将遵循相同的规律，如何检验它们是否遵循相同的规律呢？ 即 解： 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 是同种性质的力 二、月-地检验 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？是否遵守 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。 ? 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。 三、万有引力定律 (1) 理想情况：仅适用于两个质点间引力大小的计算 3.万有引力公式的适用条件 (2) 实际情况： ①若两个物体间的距离远大于物体本身大小时，两个物体可近似看成质点。 如：太阳与行星间 地球与月球间 r 为两质点间的距离 r F m2 m1 F