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

7.2 万有引力定律 中学对天体运动的处理 1.行星绕太阳转动的轨道十分接近圆，太阳处在圆心。 2.对行星来说，它绕太阳做圆周运动的角速度（线速度）大小不变，即行星做匀速圆周运动。 3.所有行星轨道的半径的三次方跟它的周期的二次方的比值都相等。 建立模型 太阳 行星 r 太阳 行星 a 问题1：把行星绕太阳的运动简化为圆周运动。那么行星绕太阳运动可以看成匀速圆周运动还是变速圆周运动？ 化简 问题2：行星绕太阳做匀速圆周运动也需要向心力，那么什么力来提供向心力？ 太阳对行星的引力提供向心力，那么这个力大小有什么样的定量关系？ F 太阳Ｍ 行星ｍ ｒ Ｖ 一、太阳对行星的引力 设行星的质量为m，速度为v，行星到太阳的距离为r，则行星绕太阳做匀速圆周运动的向心力由太阳对行星的引力来提供。 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。 代入 有 根据开普勒第三定律。 代入 有 结论：太阳对不同行星的引力，与行星的质量成正比，与行星和太阳间的距离的二次方成反比。即： 二、行星对太阳的引力 根据牛顿第三定律。行星对太阳的引力满足： 三、行星与太阳间的引力 引入G G比例系数，与太阳、行星的质量无关； 方向：沿着太阳和行星的连线。 猜想：这些力会不会是同一种性质的力？ 地球对苹果的 引 力 太阳对行星的 引 力 F 地球对月球的 引 力 F F 四、月－地检验 1.探究： 这两种力是同一种性质的力吗？ 2.方法： 比较两处引力产生的加速度是否符合 同一规律： a a 如果是，那这两种力应该符合相同的规律： r2 3.理论分析： 算出a2数值： r2= 60r1 a1 a2 r1 T=27.3天 再算出a2数值： R=6.4×106m a2 r2 r2= 60R 怎么计算出向心加速度a2？ 4.天文观测： 理论分析 天文观测 验证成功 检验结果：这些力是同一种性质的力。 地球对苹果的 引 力 太阳对行星的 引 力 F 地球对月球的 引 力 五、万有引力定律 2、表达式： 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。 两物体之间的万有引力 比例系数，引力常量 两物体的质量 两物体之间的距离 3、适用条件： （1）适用于任意两个可看作质点的物体。 （2）质量分布均匀的两个球体间引力计 算时，r可取两球心的距离。 思考： 距离r指物体哪两部分的距离？ 若两个物体可看作质点 若两个物体不可看作质点？ r指两质点间的距离 4、万有引力定律的进一步理解 （1）普遍性：万有引力是普遍存在于宇宙中的任何有质量的物体（大到天体小到微观粒子）间的相互吸引力，它是自然界的物体间的基本相互作用之一。 （2）相互性：两个物体相互作用的引力是一对作用力与反作用力，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物体间它的存在才有宏观的物理意义。在微观世界中，粒子的质量都非常小，粒子间的万有引力很不显著，万有引力可以忽略不计。 （4）特殊性：只与质量和距离有关，与周围是否存在其他物体无关。 引力常量： 引力常量： 英国物理学家 卡文迪许 引力常量的普适性成为万有引力定律正确性的最早证据。 1、不考虑地球自转的条件下，地球表面的物体 2、考虑自转，地球表面的物体所受的重力的实质是物体所受万有引力的一个分力，重力则随纬度升高而增大 。 赤道： 两极： 六、引力与重力的关系 $