7.2 万有引力定律 2课件-2023-2024学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

3.2 万有引力定律 “太阳坐在它的皇位上，管理着围绕它的一切星球”——哥白尼 一、万有引力的发展史 一切物体都有合并的趋势，这种趋势导致物体做圆周运动。。 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。 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。 但由于运动和力的清晰概念是由后来的牛顿建立的，当时没有这些概念，因此他们无法深入研究。 牛顿在前人研究的基础上，凭借其超凡的数学能力和坚定的信念，创立了数学工具微积分，并创建质量、向心力等概念，进行深入广泛的研究，最终发现了万有引力定律。 牛顿曾说： 如果说我看的比别人更远的话，那是因为我站在巨人的肩膀上。 今天，我们循着牛顿的足迹，来经历一遍万有引力定律的发现。 二、追寻牛顿的足迹 一、建立模型： 行星绕太阳的运动可以看做匀速圆周运动。 F Ｖ 1.太阳对行星的引力提供向心力 2.开普勒第三定律 行星 太阳   3.牛顿第三定律 结论：太阳对行星的引力 太阳与行星间引力的大小，与太阳的质量M、行星的质量m成正比，与行星和太阳间的距离的二次方成反比。方向沿着太阳和行星的连线 在自然界中，当以一定的初速度将物体抛出后，物体总会落到地面上。是什么原因？ 思考 2、即使在最高的建筑物上和最高的山顶上，都不会发现重力有明显的减弱，那么，这个力会不会延伸作用到月球上?拉住月球围绕地球运动？ 即：行星对卫星的作用力，与地球拉着苹果下落的力，是否是同一种力，遵循相同的规律?…… 思考 1、既然是太阳与行星之间的引力使得行星不能飞离太阳，那么，太阳与地球之间的吸引力与地球吸引物体（苹果）的力是否是同一种力呢? 假设地球对月亮、苹果的力是同一种性质的力，这可能是地球对其表面上的物体的重力延伸到月球，且它们都是类似太阳与行星间的引力，都应遵从“与距离平方成反比”的规律。 牛顿的猜想 怎样根据事实来验证这一猜想呢？ 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． 月-地检验 两式相比，得月球对地球运动得向心加速度： 根据上述公式对月—地系统和地面上物体的分别可用公式得： 因为地球和月球之间的距离约为地球半径 的60倍，所以 根据天文观测数据（事实）计算月球所在处的向心加速度 两者十分接近，为牛顿的假想提供了有力的事实根据。 月——地检验表明：地面物体所受地球的引力，与月球所受地球的引力，是同一种性质的力。 地球表面附近的重力加速度：g = 9.8m/s2 地球半径：R = 6.4×106m 月球围绕地球公转的周期：T = 27.3天≈2.36×106s 月球轨道半径：r =3.8×108m≈ 60R 事实检验 既然太阳与行星之间、地球与月球之间、地球与物体之间都有引力，那么任何两个有质量的物体之间是否也都有这样的引力呢？ 牛顿又大胆猜想，任何两个物体之间的都存在这样的引力 牛顿再度思考： 1、内容： 自然界中任何两个物体都是相互吸引的，引力的大小跟这两个物体的质量的乘积成正比，跟它们的距离的二次方成反比。方向沿着太阳和行星的连线 三、万有引力定律 2、表达式   3、万有引力常量 万有引力常量G是英国物理学家卡文迪许通过扭秤实验测得的 适用范围： 对于距离的确定大致可以分为两种情况： a.若可以看做质点,则为两质点间距 b.对于不能视为质点,而质量分布均匀的球体,应是两球心间距. 1.内容： 自然界中任何两个物体都相互吸引，引力的大小跟这两个物体的质量的乘积成正比，跟它们的距离的平方成反比。 其中G为引力常量，r为两质点距离。 2.表达式： 3.方向：在两个物体的连线上。 三、万有引力定律 5.对万有引力的理解 ①普遍性:它普遍存在于宇宙中任何有质量的物体之间，是物质 之间的四大基本相互作用之一． ②相互性:两物体间的引力，是一对作用力和反作用力，符合牛 顿第三定律． ④宏观性:只有质量巨大的天体间，万有引力的存在才有宏观物 理意义. ③独立性:两物体间的引力，只与它们的质量及距离有关，不管 它们之间是否还有其它作用力． 万有引力定律 引力常量 卡文迪许 卡文迪许扭秤实验 1.数值：G=6.67×10-11 Nm2/kg2 2.G值的物理含义：两个质量为1kg的物体相距1m时，它们之间万有 引力为6.67×10-11 N 3.卡文迪许扭称实验的意义 引力常量 ①证明了万有引力的存在，使万有引力定律进入了真正实用的时代； ②开创了微小量测量的先河，使科学放大思想