3.2 万有引力定律1 课件-2024-2025学年高一下学期物理教科版（2019）必修第二册

第 节 2 第三章 万有引力定律(王) 万有引力定律1 1 一、牛顿万有引力定律的建立 为什么苹果从树上落向地面而不飞上天空 ? 月球如果不受外力的作用，会沿直线运动，而事实上月球偏离的直线，绕地球做圆周运动，说明月球受到了一个指向地心的力来提供了向心力。 他猜想：苹果与月球受到的引力可能是同一种力! 理论猜想-----理论推导------实验检验 思考1：行星的实际运动是椭圆运动，但我们还不了解椭圆运动的规律，那应该怎么办？能把它简化成什么运动呢？ 两次简化： ①椭圆轨道简化成圆轨道 ②把天体看成质点 思考2：行星绕太阳做匀速圆周运动需要的向心力由什么力来提供呢？ 这个力的方向怎样？ 太阳 行星 r 太阳 行星 a 太阳对行星的引力提供向心力，那这个力的大小有什么样的定量关系？ F 太阳M 行星m v r 太阳吸引行星，行星也吸引太阳，引力相等 将 带入上式 即 行星运行速度v容易观测？ 地月检验---教材P63 太阳对行星的力和地球对月球的力应当是同一种力，它们和地面上物体所受重力是同一种力吗？如何证明？ 只需验证：地球对地面上物体的力和对月球的力满足同一表达式。 当时已知资料：地球半径约为6356 km，月球轨道半径约为384400 km，月球公转周期 天。月球轨道半径可作近似，为地球半径的倍。 理论猜想-----理论推导------实验检验 二、万有引力定律 1.内容：任何两个物体之间都存在相互作用的引力，引力的大小与这两个物体的质量的乘积成正比，与这两个物体之间距离的平方成反比。 2.表达式： 万有引力常量G，其值为G =6.67×10-11N·m2/kg2 3.意义：天地大统一 ——地面上物体运动的规律和天体的运动规律统一了起来。第一次揭示了自然界中一种基本相互作用的规律，普遍存在宇宙间并且是由于物体具有质量而产生的一种作用力——万有引力。 方向： G是比例系数，叫做引力常量，适用于任何两个物体。 100多年后由英国物理学家卡文迪许测出 -----第一个称出地球质量的人 1.单位： 2.大小： 3.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。 假设质量均为60千克的两位同学，相距1米，他们之间的相互作用的万有引力多大？ F万=Gm1m2/R2 =6.67×10-11×60×60/12 =2.4×10-7(N) 2.4×10-7N 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。 为什么我们感觉不到旁边同学的引力呢？？ 但是：对于质量很大的天体，虽然它们相距遥远，引力还是很大的。 4.理解： （1）普遍性：万有引力存在于任何两个物体之间； （2）相互性：作用力和反作用力； （3）特殊性：两个物体间的万有引力 与物体所在空间和其他物体无关； （4）适用性（适用范围）： a）两个质点间的相互作用; b）可以看作质点的两个物体间的相互作用; c）若是两个质量分布均匀的球体，应是两球心间的距离； d）一个均匀球体与球外一个质点间的相互作用，r为球心与质点间的距离； e）两物体间的距离远远大于物体本身的大小时，r可近似为两物体间的距离。 m1 m2 r 所以，当两个物体无限接近时万有引力就会变得无限大么？？ 三次放大： ①T型架放大 ②镜面反射放大 ③增大标尺与镜间距离 L3 L1 L2 L L 引力常量的测量—卡文迪许扭秤实验 实验意义：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推广.（微小形变放大法） (1)由于天体间距离很远，在研究天体间的引力时可以将它们视为质点。(　　) (2)由万有引力定律F=可知，r→0时，F→∞。(　　) (3)一个均匀球体与球外一个质点间适用于万有引力定律，其中r为球心到质点间的距离。(　　) (4)不能看作质点的两物体间不存在相互作用的引力。(　　) (5)牛顿发现了万有引力，并测出了引力常量。(　　) × √ × √ × 易错辨析 1.地球的半径为R，某卫星在地球表面所受地球对其万有引力为F，则该卫星在离地面高度约5R的轨道上，受到地球对其万有引力约为 A.5F B.6F C. D. D 2.嫦娥五号返回器携带月球样品，采用半弹道跳跃方式再入返回，在内蒙古四子王旗预定区域安全着陆，地球质量大约是月球质量的81倍，若嫦娥五号返回器飞行至地球与月球之间，当地球对它的引力和月球对它的引力大小相等时，返回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 $$