7.2 万有引力定律-2023-2024学年高一物理备课高效互动课件（人教2019必修第二册）

高中物理必修二 第七章 万有引力与宇宙航行 7.2　万有引力定律 思考： 什么力来维持行星绕太阳的运动？ 高中物理必修二 第七章 万有引力与宇宙航行 伽利略 行星的运动是太阳磁力吸引的缘故，磁力与距离成反比。 行星的运动是太阳吸引的缘故，并且力的大小与到太阳距离的平方成反比。 太阳的漩涡带动行星和卫星一起运动。 开普勒 笛卡尔 胡 克 行星的运动与地面物体的运动遵从不同的规律，行星运动是“惯性”自行维持的。 高中物理必修二 第七章 万有引力与宇宙航行 一　行星与太阳间的引力 1、建立模型 （1）行星绕太阳简化为匀速圆周运动。 （2）太阳对行星的引力提供行星做匀速圆周运动的向心力。 太阳 行星 2、太阳对行星引力的推导 设行星的质量为m，速度为v，公转周期为T，行星与太阳间的距离为r。则 一　行星与太阳间的引力 3、结论： 太阳对行星的引力：与行星的质量成正比，与行星和太阳间的距离的二次方成反比。 行星对太阳的引力：根据牛顿第三定律，行星对太阳的引力与太阳的质量成正比，与行星和太阳间的距离的二次方成反比。 4、太阳与行星间的引力大小： G：比例系数，与太阳、行星的质量无关 引力方向：沿着太阳和行星的连线 二 月地检验 　　　思考：秋天苹果成熟后会从树上落下来；月球绕着地球在公转。 (1)苹果从树上脱落后，为什么落向地面而不是飞上天空？月球为什么能够绕地球转动？ (2)苹果和地球之间的作用与月球和地球之间的作用性质相同吗？如何证明？ 二 月地检验 1、猜想： 如果地球对苹果的引力与地球对月球的引力性质相同，那么这两个力具有相同的表达形式。则加速度之比应与其距离二次方成反比。若通过测量计算二者加速度之比满足这种关系，从而证明两种力性质相同。 2、检验： (1)假设地球与月球间的作用力和太阳与行星间的作用力是同一种力，它们的表达式也应该满足F＝ 。 二 月地检验 (2)根据牛顿第二定律，月球绕地球做圆周运动的向心加速度a月＝ ＝ (式中m地是地球质量，r是地球中心与月球中心的距离)。 (3)假设地球对苹果的吸引力也是同一种力，同理可知，苹果的自由落体加速度a苹＝ ＝ (式中m地是地球的质量，R是地球中心与苹果间的距离)。 二 月地检验 三 万有引力定律 1、万有引力定律：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。 2、表达式： 3、适用条件 ：仅适用于两个质点或者两个均匀球体之间的相互作用。（两物体为均匀球体时，r为两球心间的距离） 4、引力常量 由英国物理学家卡文迪什测量得出，常取G＝6.67×10－11 N·m2/kg2。 三 万有引力定律 5、万有引力的特性 普遍性 宇宙间任何两个有质量的物体之间都存在着相互吸引的力 相互性 两个有质量的物体之间的万有引力是一对作用力和反作用力 宏观性 地面上的一般物体之间的万有引力比较小，与其他力比较可忽略不计，但在质量巨大的天体之间或天体与其附近的物体之间，万有引力起着决定性作用 四 引力常量 1、实验原理：科学方法——放大法 四 引力常量 （2）实验结果：G = 6.67×10-11 N m2/kg2 （3）G 值的物理含义：两个质量为 1 kg 的物体相距 1 m时，它们之间万有引力为 6.67×10-11 N。 （4）卡文迪许扭称实验的意义： 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，使科学放大思想得到了推广。 五 万有引力与重力的关系 1、地球上的一般位置： 地球对物体的万有引力F表现为两个效果： 一是产生重力mg。 二是提供物体随地球自转的向心力F’。 万有引力等于重力与向心力的矢量和。 五 万有引力与重力的关系 课堂练习 B 课堂练习 B 课堂练习 D G (4)＝ ，由于r≈60R，所以＝ 。 G 3、 检验结论：已知自由落体加速度g为9.8 m/s2，即a苹＝9.8 m/s2；月、地中心距离r＝3.8×108 m，月球公转周期为27.3 d，约2.36×106 s，即 a月＝2.69×10－3 m/s2，则＝。可知，计算结果与预期符合得很好。 这表明：地面物体所受地球的引力、月球所受地球的引力，与太阳、行星间的引力遵从相同的规律。 2、地球赤道上：F′＝mω2R最大，此时重力最小，有G＝mg1＋