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

7.2 万有引力定律 1 (1)理解太阳与行星间引力的存在; (2)能根据开普勒行星运动定律和牛顿第三定律推导出太阳 与行星间的引力表达式; (3)了解万有引力定律得出的思路和过程，理解万有引力定律的含义，掌握万有引力 定 律的公式; (4)知道任何物体间都存在着万有引力，且遵循相同的规律。 学习目标 知识回顾：开普勒三定律 开普勒第一定律——轨道定律 所有行星都分别在大小不同的椭圆轨道上围绕太阳运动， 太阳是在这些椭圆的一个焦点上; 开普勒第二定律——面积定律 对每个行星来说，太阳和行星的连线在相等的时间扫过相等的面积; 开普勒第三定律——周期定律 所有行星的轨道的半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等. 太阳 行星 b a 3 问题探究: 行星为什么绕太阳如此和谐而又有规律地做椭圆运动？ 科学足迹 伽利略 一切物体都有合并的趋势。 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 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 笛卡尔 胡克 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。 牛顿： 牛顿 (1643—1727) 英国著名的物理学家 当年牛顿在前人研究的基础上，并凭借其超凡的数学能力和坚定的信念，深入研究，最终发现了万有引力定律。 牛顿在1676年给友人的信中写道： 如果说我看的比别人更远，那是 因为我站在巨人的肩膀上。 一、行星与太阳间的引力 太阳 行星 r F引 椭圆运动 匀速圆周运动 受力分析的合力= 运动分析得来的力 太阳对行星的吸引力，提供向心力。 天文观测难以直接得到行星运动的速度v，但可得到行星公转的周期T，它们之间的关系为 代入 上式可得到 由开普勒第三定律可知 于是向心力的表达式可变为 匀速圆周运动 行星与太阳间的引力 式中量G与太阳、行星都没有关系 方向：沿着二者的连线 太阳 行星 太阳 行星 r F F’ 地球绕太阳运动，月球绕地球运动，它们之间的作用力是同一种性质的力吗？这种力与地球对树上苹果的吸引力也是同一种性质的力吗? 牛顿的猜想： 地上的力：重力mg 天上的力： 它们是否是同一种力呢？天上人间都一样吗？ 问题：既然是太阳对行星的力使得行星不能飞离太阳，那么是什么力使得地面的物体不能离开地球，总要落回地面呢？地球上使得树上苹果下落的力，与太阳、地球之间的吸引力是不是同一种力呢？ F 地球 月球 r月 R地 如果是同一种性质的力，则地球对苹果的力和地球对月球的力都应该满足平方反比关系 追寻牛顿的足迹 二、月—地检验 二 2.验证：(1)苹果自由落体加速度a苹＝g＝9.8 m/s2. (2)月球中心距地球中心的距离r＝3.8×108 m. 月球公转周期T＝27.3 d≈2.36×106 s 追寻牛顿的足迹 二、月—地检验 1.猜想：地球与月球之间的引力 ，根据牛顿第二定律 ＝ 地面上苹果自由下落的加速度 ＝ 由于r=60R,所以 F 地球 月球 r月 R地 3.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 的规律. 2.7×10－3 2.8×10－4 相同 （数值） （比例） 则 （保留两位有效数字） 例．月—地检验的结果说明 (　　) A．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B．地面物体所受地球的引力与月球所受地球的引力是同一类型的力C．地面物体所受地球的引力只与物体的质量有关，即G＝mg D．月球所受地球的引力只与月球质量有关 答案：A 1、内容：自然界中任何两个物体都是互相吸引的，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. 万有引力定律 (1)引力常量适用于任何两个物体； (2)意义：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。 G: 引力常量 6.67×10-11N·m2/kg2 ①严格地说，万有引力定律只适用于质点间的相互作用。 ②对两个质量分布均匀的球体间相互作用，也可用此定律来计算。此时，r是两个球体球心间的距离。 ③对一个均匀球体与球外一个质点的万有引力也适用，其中r为球心到质点间的距离。 ④两个物体间距离远大于物体本身大小时，公式也近似适用，其中r