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

第七章　万有引力与宇宙航行 2　万有引力定律 思考：什么力促使各行星都围绕着太阳运行？ 太阳和行星间的引力 情景导入 1 能运用开普勒第三定律和牛顿运动定律推导出行星与太阳之间作用力的表达式 2 体会从行星运动规律到万有引力定律的建立过程 3 理解万有引力定律的内容、含义及其适用条件 重点 4 认识万有引力定律的普遍性，并能用来解决实际问题 重难点 行星与太阳间的引力 辨析 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。 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 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。 开 普 勒 笛卡尔 胡克 观察与思考 思考1：生活中的匀速圆周运动遵从怎样的动力学规律？ 合力提供向心力，即== 太阳对行星的引力提供行星做圆周运动的向心力 思考2：行星绕太阳可看做匀速圆周运动，什么力提供向心力？ 观察与思考 太阳 行星 r v F向心力 由开普勒三定律： 思考3：太阳对行星的引力提供向心力，那么这个力的大小有什么样的定量关系？ = =4 F′ 由牛顿第三定律：行星对太阳引力 行星与太阳间引力表达式为 引力方向沿着二者的连线 观察与思考 (1)太阳与行星间引力的方向沿着两者的连线。(　　) (2)太阳与行星间的引力公式 中，G与太阳、行星都没有关系。(　　) (3)太阳对行星的引力大小等于行星对太阳的引力大小。(　　) (4)太阳对行星的引力与行星的质量成正比，与太阳质量无关。 (　　) √ √ √ × 辨析 月—地检验 如图甲所示秋天苹果成熟后会从树上落下来；如图乙所示为月球绕着地球在公转。 (1)苹果从树上脱落后，为什么落向地面而不是飞上天空？月球为什么能够绕地球转动？ 苹果受到地球的吸引作用使苹果落向地面；地球对月球的引力为月球做圆周运动提供向心力。 观察与思考 (2)苹果和地球之间的作用力与月球和地球之间的作用力性质相同吗？请阅读教材了解月—地检验中需要测量和计算的物理量。 地球对苹果的引力与地球对月球的引力性质相同。 观察与思考 1.已知月心到地心的距离约为地球半径的60倍，则月球绕地球做圆周运动的加速度与物体在地面附近下落时的加速度比值是多少？ 利用已知行星与太阳间引力公式推导月球加速度 月球 苹果 观察与思考 2.地表重力加速度：g = 9.8m/s2 ，地球半径：R = 6400×103m ， 月亮周期：T = 27.3天≈2.36×106s ，月亮轨道半径：r ≈ 60R=3 .84×108m，得出的月球绕地球转动的加速度与地面附近的重力加速度g有何关系？ 利用已知天文观测数据计算月球加速度 结论：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. 观察与思考 1.若想检验“使月球绕地球运动的力”与“使苹果落地的力”遵循同样的规律，在已知月地距离约为地球半径60倍的情况下，需要验证 √ 导练 万有引力定律 引力常量 牛顿又大胆猜想：自然界中任何两个有质量的物体间都存在引力。 1687 年牛顿发表《自然哲学的数学原理》，提出万有引力定律。 我们的思想还可以更加解放！是否宇宙中任意两个物体之间都有这样的力呢? 问题 观察与思考 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____上，引力的大小与物体的_________________成正比、与它们之间______________成反比 r F 2.表达式：F＝ ，其中G叫作引力常量。 注：1. 式中r是两个质量分布均匀球体球心间的距离；一个均匀球体与质点间的r是球体球心到质点的距离。 2.G在数值上等于两个质量都是1kg的物体相距1m时的相互作用力。 连线 质量m1和m2的乘积 距离r的二次方 3.引力常量 卡文迪什 实验方法：放大法 英国物理学家__________通过实验推算出引力常量G的值。通常取G＝__________N·m2/kg2。 卡文迪什 6.67×10－11 4.对万有引力定律的理解 普遍性 相互性 宏观性 适用 范围 宇宙间任何两个有质量的物体之间都存在着相互吸引的力 两个有质量的物体之间的万有引力是一对作用力和反作用力 地面上的一般物体之间的万有引力比较小，与其他力比较可忽略不计，但在质量巨大的天体之间或天体与其附近的物体之间，万有引力起着决定性作用 只适用于两个质点间的引力； 两个质点间的相互作用； 可以看作质点的两个物体间的相互作用； 若是两个均匀的球体，应是两球心间的距离 我们知道，任何两个物体间一定存在万有引力，试通过计算说明万有引力的宏观性。