7.2 万有引力定律 课件 -2024-2025学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

nullnullnullnullnullnullnullnullnull 教师： 日期： 月 日 7.2 万有引力定律 物理雾里悟理 什么力来维持行星绕太阳的运动呢？ 物理雾里悟理 科学足迹 伽利略：行星的运动是由于“惯性”自行维持的。 开普勒：行星的运动是受到了来自太阳的类似磁力的作用，与距离成反比。 笛卡尔：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。 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。 物理雾里悟理 牛顿在前人对行星运动研究的基础上，建立运动和力的清晰概念，根据他的运动定律推导出万有引力定律！ 科学足迹 物理雾里悟理 设行星绕太阳坐匀速圆周运动所需的向心力为 天文观察可以测得行星公转周期T，据此可得 即 又 一、行星与太阳间的引力--追寻牛顿的足迹 物理雾里悟理 结论：太阳对行星得引力F与行星的质量成正比，与r2成反比 根据牛顿第三定律，行星对太阳也同样存在引力，大小与太阳质量成正比，与r2成反比 一、行星与太阳间的引力--追寻牛顿的足迹 物理雾里悟理 太阳对行星得引力F与行星的质量成正比，与r2成反比 行星对太阳引力大小与太阳质量成正比，与r2成反比 G为引力常量 与太阳、行星都没有关系。太阳与行星间引力的方向沿着二者的连线。 一、行星与太阳间的引力--追寻牛顿的足迹 物理雾里悟理 二、月—地检验 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？ 牛顿的思考 为了验证地面上的重力与地球吸引月球、太阳吸引行星的力是同一性质的力，遵守同样的规律，牛顿还做了著名的“月－地”检验。 物理雾里悟理 月球受到的引力 苹果受到的引力 又 站立式讨论:已知自由落体加速度 g 为 9.8 m/s2 ，月球中心距离地球中心的距离为 3.8×108m，月球公转周期为 27.3天，约 2.36×106s。根据这些数据，能否验证前面的假设？ 二、月—地检验 假设： 已知：月球与地球中心的距离 r 约为地球半径R 的 60 倍 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，真的遵从相同的规律。 物理雾里悟理 三、万有引力定律--牛顿的智慧 大胆地把以上结论推广到宇宙中的一切物体之间 定律表述：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. 式中质量的单位用千克（kg）， r指的是质点或两球心间的距离，单位用米（m），力的单位用牛（N）。G 是比例系数，叫作引力常量，适用于任何两个物体. 物理雾里悟理 四、引力常量G 牛顿的苦恼：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。 物理雾里悟理 一百多年后，英国物理学家卡文迪什通过实验推算出引力常量的值. 计算中取 四、引力常量G 物理雾里悟理 自研教材：《拓展学习——引力常量的测量》 放大法 四、引力常量G 物理雾里悟理 五、对万有引力的理解 普遍性：它存在于宇宙中任何有质量的物体之间，不管它们之间是否还有其他作用力。 普适性：G是一个仅和m、r、F单位选择有关，而与物体性质无关的恒量。 相互性：两物体间的相互引力，是一对作用力和反作用力，符合牛顿第三定律。 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物体间，它的作用才有宏观的意义。 特殊性：万有引力的大小只与它们的质量有关，与它们间的距离有关。与其他的因素均无关。 物理雾里悟理 (1)可视为质点的两物体间的引力； 适用条件： r 指质点和球心间的距离。 r (2)两质量均匀分布的球体间的引力。 r指的是两球心间的距离。 r (3)一质量均匀分布的球体和一质点间的引力。 物理雾里悟理 例： 思考：我们人与人之间也应该存在万有引力，可是为什么我们感受不到呢？ 例题1、估算两个质量 50 kg 的同学相距 0.5 m 时之间的万有引力约有多大？ =6.67×10-7 N 是一粒芝麻重的几千分之一，这么小的力人根本无法察觉到。 解： 物理雾里悟理 1、把行星绕太阳的运动看成匀速圆周运动，关于太阳对行星的引力，下列说法中正确的是( ) A. 太阳对行星的引力大于行星做匀速圆周运动的向心力 B. 太阳对行星的引力大小与行星的质量成正比，与行星和太阳间的距离成反比 C. 太阳对行星的引力规律是由实验得出的 D. 太阳对行星的引力规律是由开普勒定律和行星绕太阳做匀速圆周运动的规律等推导出来的 D 例： 物理雾里悟理 2．对于万有引力定律的表达式F＝ ，下面说法中正确的是(　　) A．当r趋近于零时，万有引力趋于无穷大 B．公式中G为引力常量，它是由实验测得的，而不是人为规定的 C．若m1>m2，则m1受到的引力大于m2受到的引力 D．m1与m2受到的引力大小相等，是一对平衡力 B 例： 物理雾里悟理 3、一名宇航员来到一个星球上，如果该星球的质量是地球质量的一半，它的直径也是地球直径的一半，那么这名宇航员在该星球上所受的万有引力大小是他在地球上所受万有引力大小的(　　) 0.25倍 B. 0.5倍 C. 2.0倍 D. 4.0倍 C 例： 物理雾里悟理 4、地球质量大约是月球质量的81倍，一个飞行器在地球与月球之间，当地球对它的引力和月球对它的引力大小相等时，飞行器距月球球心的距离与月球球心距地球球心之间的距离之比为(　　) A．1：9 B．9 ：1 C．1 ：10 D．10 ：1 C 例： 物理雾里悟理 5.最近，科学家在望远镜中看到太阳系外某一恒星有一行星，并测得它围绕该恒星运动一周所用的时间为1200年，它与该恒星的距离为地球到太阳距离的100倍．假定该行星绕恒星运行的轨道和地球绕太阳运行的轨道都是圆周，仅利用以上两个数据可以求出的量有（ ） 恒星质量与太阳质量之比 B. 恒星密度与太阳密度之比 C. 行星质量与地球质量之比 D. 行星运行速度与地球公转速度之比 AD 例： 物理雾里悟理 课堂小结 一、科学足迹 二、万有引力 前人观点 牛顿思考 理论 演算 总结 规律 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. 计算中取 物理雾里悟理 $$