7.2万有引力定律 课件-2023-2024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 ××× 202×年 ×× 月 ××日 《新人教版高中物理必修2》同步课件 授课教师： 牛顿与苹果的故事 1666年的一天，牛顿正坐在花园里的苹果树下专心地思考问题。忽然，一个熟透了的苹果从树上掉下来，正好打中牛顿的脑袋，然后滚落进草地上一个小坑洼里。牛顿顾不得去揉被苹果打疼的脑袋，便被苹果落地这一十分普通的自然现象所吸引。他问自己，苹果为什么不掉向天空偏偏落向地面呢？ 课堂导入 2 什么原因使得行星绕太阳运动呢？ 提出问题 伽利略：行星的运动是由于“惯性”自行维持的。 开普勒：行星的运动是受到了来自太阳的类似磁力的作用，与距离成反比。 笛卡尔：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。 胡克：行星绕太阳运动是受到太阳的引力，如果行星的轨迹是圆形的，所受引力的大小与到太阳距离的平方成反比。 提出问题 猜想与假设 4 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。使行星沿圆或者椭圆运动，需要指向圆心或者椭圆焦点的力，这个力应该就是太阳对它的引力！ 提出问题 猜想与假设 行星绕太阳做匀速圆周运动需要的向心力由引力提供，这个引力的方向和大小能确定吗？ 椭圆运动→匀速圆周运动 提出问题 猜想与假设 F 行星 太阳 m太 m v r 常量G 与太阳、行星都没有关系 一、行星与太阳间的引力 提出问题 理论推导，得出结论 猜想与假设 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？ 二、月—地检验 提出问题 ①地→月和太→行的力是同一种 地→月： 牛顿第二定律 ②地→苹的力也是同一种 地→苹： 牛顿第二定律 二、月—地检验 理论推导，得出结论 提出问题 猜想与假设 9 思考与讨论:已知自由落体加速度 g 为 9.8 m/s2 ，月球中心距离地球中心的距离为 3.8×108m，月球公转周期为 27.3d，约 2.36×106s。根据这些数据，能否验证前面的假设？ 验证结论 理论推导，得出结论 二、月—地检验 提出问题 猜想与假设 苹果自由落体加速度 a苹 ＝g＝9.8 m/s2. 月球中心距地球中心的距离 r ＝3.8×108 m. 月球公转周期T＝27.3 d≈2.36×106 s 地面物体所受地球的引力、月球所受地球的引力，与太阳、行星间的引力，遵从相同的规律. 二、月—地检验 验证结论 理论推导，得出结论 提出问题 猜想与假设 11 大胆假设，把以上结论推广到宇宙中的一切物体之间 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. G 是比例系数，叫作引力常量，适用于任何两个物体. 三、万有引力定律 2.表达式： r是两个质点间的距离，对于质量均匀的球体，就是两球心间的距离. 1.内容： 1798年，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，通常取G=6.67×10-11 N·m2 / kg2 (1) 适用于计算质点间的相互作用，当两个物体间的距离比物体本身大得多时，可用此公式近似计算两物体间的万有引力. 3.适用条件： 三、万有引力定律 (2)质量分布均匀的球体间的相互作用，可用此公式计算，式中r是两个球体球心间的距离. (3)一个均匀球体与球外一个质点的万有引力也可用此公式计算，式中的r是球体球心到质点的距离. 三、万有引力定律 4.万有引力的四个特性 三、万有引力定律 4.万有引力的四个特性 一个篮球的质量为0.6 kg，它所受的重力是多大？试估算操场上相距0.5 m 的两个篮球之间的万有引力，g取10 m/s2. m篮g = 6 N F = G = 9.60×10－11 N m篮g = 6.25×1010 F 思考与讨论 解决问题 前人观点 牛顿思考 一、科学足迹 二、推导过程。(1)太阳与行星间的引力。 小结 理论演算 总结规律 三、万有引力定律 (3)月—地检验。 （1）内容： （2）表达式： （3）适用范围： $$