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

第七章第一节 万有引力定律 新课引入 思考： 1、行星为什么绕着太阳运动？ 2、历史上科学家是怎么样认识这个问题的？ 来自科学家的思考 一切物体都有合并的趋势，这种趋势导致物体做圆周运动。 胡克 哈雷 牛顿 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。 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。 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。 思考：该引力的大小和 方向如何呢？ 行星与太阳之间的引力 行星绕太阳的运动可以看做匀速圆周运动 思考：行星绕太阳的向心力来源？ 方向：沿着太阳与行星间的连线 太阳对行星的万有引力 行星与太阳之间的引力 v r m M太 向心力的表达式为： 作用力和反作用力 G为比例系数 月—地检验 思考：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？ 牛顿的猜想： 天上的力： 地上的力： 重力mg 它们应该是同一种力 【理论分析】 月球 已知r=60R，由： 苹果 月—地检验 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。 月—地检验 天文观测：已知自由落体加速度a苹=g地 = 9.8 m/s2，月地中心间距r 月＝3.84×108m ≈ 60R，月球公转周期T月 = 27.3天 ≈ 2.36×106 s，可求得月球绕地球做匀速圆周运动的加速度？ 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。 万有引力定律 3.方向：沿着太阳与行星间的连线 （1）万有引力定律公式适用于质点之间的引力大小的计算。 （2）对于实际物体间的相互作用，当两个物体间的距离远远大于物体本身的大小（物体可视为质点）时也适用。 （3）两个质量分布均匀的球体间的引力大小可用万有引力定律公式求解，公式中的r为两球心之间的距离。 万有引力定律 万有引力定律的使用条件 思考：既然任何两个物体之间都有引力，为什么两个人即使靠的很近，却感觉不到引力？ 依据公式： 可知：当r逐渐减小，F逐渐增大。 1、当 r 趋于零时，两个物体不能看成质点，公式不再成立 2、形状不规则，质量分布不均匀的物体r不易确定 万有引力定律 1.普遍性：宇宙中任何两个有质量的物体之间。 2.相互性：任何两物体间的万有引力，都是一对作用力和反作用力， 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。 万有引力定律 万有引力四个特性 巩固提升 （多选）关于万有引力定律的正确的说法是  A. 万有引力定律对一切物体都适用 B. 开普勒等科学家对天体运动规律的研究为万有引力定律的发现作了准备 C. 恒星对行星的万有引力都是一样大的 D. 两物体间相互吸引的一对万有引力是一对平衡力 巩固提升 （多选）对于万有引力定律的表达式，下列说法中正确的是 A. 不能看做质点的两物体间不存在相互作用的引力 B. 当r趋近于零时，万有引力趋近于无穷大 C. 与受到的引力总是大小相等的，而与、是否相等无关 D. 与受到的引力总是大小相等、方向相反，是一对相互作用力 万有引力与重力的关系 假如某个人做环球旅行，可能到达地球的任何地点，如果将地球看成标准的球体，那么该人分别位于赤道上某点、北半球的某点、南半球的某点、北极点、南极点等不同地点。 (1）该人在各地点所受的万有引力有什么关系？ (2）该人在各地点所受的重力有什么关系？ 万有引力与重力的关系 1、纬度对重力的影响（考虑地球自转） 2、高度对重力的影响（考虑地球自转） a.在地球表面： b.两极：，重力最大，方向指向地心 a.赤道：此时重力最小 b.在距地面高h处： 牛顿的遗憾：1686年牛顿发现万有引力定律后，因他不知道引力常量G的值， 无法算出两个天体间的引力大小。 引力常量G的测定 卡文迪许 引力常量G的测定 1、引力常量单位与大小 ②单位： ①大小： 2、引力常量测定的意义 证明了万有引力的存在； “开创了测量弱力的新时代” （英国物理学家玻印廷语）； 引力常量G的测定 卡文迪什实验室 巩固提升 有一质量为M、半径为R、密度均匀的球体，在距离球心O为2R的地方有一质量为m的质点，现在从M中挖去一半径为的球体如图，然后又在挖空部分填满另外一种密度为原来2倍的物质，如