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、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？ 2、历史上科学家是怎么样认识这个问题的？ 历史上科学家们的探索之路充满艰辛。 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。 行星的运动是太阳吸引的缘故，并且力的大小与行星到太阳的距离的平方成反比。 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。 开普勒 笛卡尔 胡克 一切物体都有合并的趋势。 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。 建立理想化模型 (1)匀速圆周运动模型：将行星绕太阳的运动近似看成匀速圆周运动。 (2)质点模型：太阳对行星的引力提供了行星做圆周运动的向心力 太阳 行星 a F 太阳 Ｍ 行星 ｍ ｒ v 设行星的质量为m，速度为v，行星与太阳间的距离为r，则行星绕太阳做匀速圆周运动的向心力为 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 F 行星 太阳 M m Ｖ 行星与太阳间的引力 r 利用 牛二 利用 开三 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 类比法 F 和F ′是一对作用力和反作用力，那么可以得出F大小跟太阳质量M、行星质量m的关系式有什么关系？ G为比例系数，与太阳、行星无关。 方向：沿着太阳与行星间的连线。 利用 牛三 在推导万有引力过程中，利用 牛二、牛三和开三。 地球对月球的引力也符合 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 天体 平权 天体 【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 r1 r r2 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 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 典例：密度均匀的球体半径为R、质量为m，现从球体A中挖去直径为R的球体B，将球体B放置在距离球体A的球心O为处2R，如图所示，白色部分为挖去后的空心。已知半径为R的球体的体积为4πR3/3，引力常量为G，则球体A剩余部分对球体B的万有引力大小为（　 ） A． B． C． D． D 做一做 Lavf57.62.100 Lavf58.20.100 $$