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

思考与讨论 思考：行星为什么能绕着太阳做如此和谐而有规律的运动呢？ 7.2 万有引力定律 7.2 万有引力定律 物 理 一、行星与太阳间的引力 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。 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。 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。 开普勒 1571-1630 笛卡尔 1596-1650 胡克 1635-1703 一切物体都有合并的趋势。 伽利略 1564-1642 没有建立力与运动的概念 无法深入研究 7.2 万有引力定律 知识点一：科学家们的探索之路 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。 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。 一切物体都有合并的趋势，这种趋势导致物体做圆周运动。 胡克 伽利略 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 笛卡尔 7.2 万有引力定律 一、行星与太阳间的引力 物体怎样才会不沿直线运动？ 以任何方式改变速度，都需要力。 行星做匀速圆周运动需要指向圆心的力， 这个力应该就是太阳对它的引力。 思考：这个引力的大小和方向是怎样呢？ 牛顿 (1643—1727) 英国著名的物理学家 7.2 万有引力定律 一、行星与太阳间的引力 简化 行星 r (1)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，周期为T，写出行星需要的向心力。 思考1.力与距离成正比吗？相距越远的物体受到的力可能越大吗？ 思考2.在我们学过的知识中，有描述T和r的之间的关系的吗？ 3.太阳对行星的作用力只跟行星质量有关吗?还能从什么角度帮助我们向前更进一步? 太阳 行星 7.2 万有引力定律 一、行星与太阳间的引力 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 它们之间的作用力是同一种性质的力吗？如何验证你的猜想？ 7.2 万有引力定律 二、月地检验 (1)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)原理： 假设是同一性质的力。 月球 苹果 思考1.则他们受力的表达式是怎样的? 2.月球在这个力的作用下做什么运动?其向心加速度的表达式是怎样的? 3.苹果在这个力的作用下做什么运动?其加速度的表达式是怎样的? 7.2 万有引力定律 二、月地检验 在牛顿时代，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 ×108 m, 月球公转周期为27.3 d,约2.36×106s。根据这些数据，能否验证前面的假设？ 是否宇宙中任意两个物体之间都有这样的力呢? 7.2 万有引力定律 三、万有引力定律 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F与物体的质量m1和m2的乘积成正比， 与它们的距离r的二次方成反比。 2.公式： ①m1、m2 ——两物体的质量 ②G——引力常量，适用于任何物体. ③r——两物体间的距离 当两只小猫距离非常近时，根据公式得出r→0时F→∞，你同意吗？ 3.适用条件： 这个公式是什么时候具有真正的计算价值呢？ （1）两质点间（两物体间距远大于物体的线度） （2）两均质球体间（r 为两球球心间的距离） （3）一个均匀球体与球外一个质点 7.2 万有引力定律 四、引力常量 G是引力常量，它是由卡文迪什通过扭秤实验测定 放大思想 1.数值：G=6.67×10-11 2.物理意义：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 Nm2/kg2 思考：G有单位吗？ 7.2 万有引力定律 五、不规则几何体万有引力计算 O O’ 4R P 已知匀质大球半径为2R，质量为M，现将大球内部挖去一个半径为R，且与大球球心相切的一个小球，小球球心为O´，在两球心连线外侧有一距离O为4R，质量为m的质点P，求它受到大球剩余阴影部分的万有引力？ 割补法 F1 F2 7.2 万有引力定律 六、万有引力与重力的关系 1. 物体重力的产生原因？ 重力是由于地球对物体的吸引而产生的 2. 物体受到地球的万有引力呢？ ω 思考与讨论: 3. 将地球看成匀质正球体，物体在这三个位置的万有引力大小相等吗？ 重力呢？ 万有引力是地球对物体的吸引力 重力是万有引力的一个分力 7.2 万有引力定律 六、万有引力与重力的关系 1.考虑地球自转的影响 赤道处与地球保持相对静止的在地面上的物体： F万 FN 从地球外看： 在地面上看，物体静止则有： ω 思考1.物体受哪些力？ 2.物体随地球做什么运动呢？ 3.物体随地球自转所需的向心力来源？ 4.万有引力有几个作用效果呢？ 效果1：提供向心力 效果2：物体的重力 两极处与地球保持相对静止的在地面上的物体： r=0 7.2 万有引力定律 六、万有引力与重力的关系 F万 G Fn 任意纬度处与地球保持相对静止的在地面上的物体： ②地球上的g随纬度的升高而增大。 思考1.地球表面的物体重力方向一定指向地心吗？ 思考2.请估算地球赤道上物体的F万和Fn大小。 总结：①地球表面的物体重力方向是竖直向下， 不一定指向地心。 1.考虑地球自转的影响 2.忽略地球自转的影响: 效果1：提供向心力 效果2：物体的重力 思考3.物体在高空中F万和重力又是什么关系呢？ 3.物体在空中: F万=mg 思考4.随高度升高，重力加速度怎么变化呢？ 地球上空g随高度升高而减小。 7.2 万有引力定律 七、环绕天体运动参量比较 在轨运行的量子科学实验卫星“墨子号”和月球，可近似看成绕地球做匀速圆周运动，月球的轨道半径更大，试比较它们的速度v大小。 角速度ω大小呢？ 周期T呢？ 向心加速度an大小呢？ 7.2 万有引力定律 课堂小结   G=6.67×10－11N·m2/kg2 7.2 万有引力定律 内容 表达式 条件 理解 万有引力 月地检验 引力 定律 引力常量 思考 猜想 谢谢！ 7.2 万有引力定律 $$