7.3万有引力理论的成就 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 第七章 万有引力与宇宙航行 太阳 行星 a 行星 r 行星绕太阳做匀速圆周运动 简化 1.模型建构 （1）若已知质量为m的某行星绕太阳做匀速圆周运动，轨道半径为r，线速度为v，求太阳对行星的向心力。 （2）天文观测可得到行星的公转周期T，线速度v与公转周期T的关系是怎样的？写出用公转周期T表示的向心力的表达式。 2.推导太阳对行星的引力 (3)不同行星的公转周期是不同的，引力跟太阳与行星间的距离关系的表达式中不应出现周期T， 如何消去周期T? 消去T 2.推导太阳对行星的引力 （2）行星对太阳的引力跟太阳的质量成正比，与行星、太阳之间的距离的二次方成反比. F 太阳 Fˊ （1）太阳对行星的引力跟行星的质量成正比，与行星、太阳之间的距离的二次方成反比.即 3.结论 G为比例系数，与太阳、行星无关。 （3）太阳与行星间引力的大小与太阳的质量、行星的质量成正比，与两者距离的二次方成反比.方向：沿着太阳与行星间的连线 作用力和反作用力 3.结论 为什么月球也不会飞离地球呢？ 月球和地球之间存在引力 什么力使得苹果不能离开地球? 地球与苹果的引力？ 拉住月球使它绕地球运动的力，与拉着苹果使它下落的力，以及众行星与太阳之间的作用力是不是同一种力，遵循相同的规律? 重力？ 思考与讨论 7 (1)检验目的：地球和月球之间的吸引力是否与地球吸引苹果的力为同一种力． (2)检验原理： 假设是同一性质的力。 根据牛顿第二定律得： 苹果自由落体加速度： 月球绕地球做圆周运动的向心加速度： 由r＝60R得： 1.检验目的与原理 下列是当时可以测量的数据，如何证明地球表面的物体受力满足“平方反比”的关系？ 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 ？ 计算验证： 计算结果： 2.数据计算验证 数据表明，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，真的遵从相同的规律！ 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? 2.数据计算验证 (3)公式： (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,与它们之间距离的二次方成反比. (2)方向：在两物体的连线上. 1.万有引力定律的内容 （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。 m1 m2 r 2.万有引力定律的适用条件 12 某同学认为两只小猫距离非常近时，根据公式F= 得出：r→0时，F→∞。你认为这位同学的想法正确吗？为什么？ 思考与讨论 （1）普遍性：万有引力存在于宇宙中任何有质量的物体之间。 （2）相互性：两个物体间相互作用的引力是一对作用力和反作用力，符合力的相互作用。 （3）宏观性：天体间万有引力较大，它是支配天体运动的原因。地面物体间、微观粒子间的万有引力微小，不足以影响物体的运动，故常忽略不计。 （4）特殊性：两个物体间的万有引力只与它们本身的质量有关，与它们之间的距离有关，与所在空间的性质无关。 3.万有引力定律的特性 14 揭示了地面上物体运动的规律和天体上物体的运动遵从同一规律，让人们认识到天体上物体的运动规律也是可以认识的,解放了人们的思想,给人们探索自然的奥秘建立了极大信心, 对后来的物理学、天文学的发展具有深远的影响。 4.万有引力定律的意义 牛顿得出了万有引力与物体质量及它们之间距离的关系，但却无法算出两个天体之间万有引力的大小，因为他不知道引力常量G的值。 5.牛顿的遗憾 引力常量G的测定：卡文迪许扭秤装置 卡文迪许 1.卡文迪许与引力常量G的测定 (1)引力常量单位与大小 ①单位： ②大小： (2)引力常量数值测定的意义 引力常量的普适性成了万有引力定律正确性的有力证据。 2.引力常量的大小与意义 课堂小结 1．下列关于行星对太阳的引力的说法正确的是（　　）A．行星对太阳的引力与太阳对行星的引力是同一性质的力B．行星对太阳的引力与太阳的质量成正比，与行星的质量无关C．太阳对行星的引力大于行星对太阳的引力D．行星对太阳的引力大小与太阳的质量成正比，与行星和太阳的距离成反比 课堂练习 A 2．关于万有引力定律 ，下列说法