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

第七章 万有引力与宇宙航行 7.2 万有引力定律 知识回顾 做圆周运动的物体必须有力去提供向心力 开普勒第一定律——轨道定律 所有行星绕太阳运动的轨道都是 ，太阳处在 的一个 上。 开普勒第二定律——面积定律 对于任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等的时间内扫过相等的面积。 开普勒第三定律——周期定律 所有行星的轨道 的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等。 圆 圆 圆心 行星绕太阳做匀速圆周运动 半径 椭圆 椭圆 焦点 半长轴 是什么原因促使行星绕太阳如此运动呢？ 建立理想化模型 (1)匀速圆周运动模型：将行星绕太阳的运动近似看成匀速圆周运动。 (2)质点模型：太阳对行星的引力提供了行星做圆周运动的向心力 太阳 行星 a 太阳 行星 r 受力分析 太阳 行星 r v F向心力 环绕星体质量 轨道半径 受力分析 太阳 行星 F F’ 既然太阳对行星有引力，那么行星对太阳有引力？它有怎么样定量的关系？ 牛顿 第三定律 太阳对行星的引力跟行星的质量成正比，与行星、太阳距离的二次方成反比. 行星对太阳的引力跟太阳的质量成正比，与行星、太阳距离的二次方成反比. 受力分析 太阳 行星 F F’ F与F’大小相等 方向相反 写成等式 G为比例系数 行星与太阳之间存在引力 ☆总结梳理 m为行星的质量，M为太阳质量，r为行星与太阳的距离 写成等式就是 G 是比例常数，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 二、月-地检验 是什么把苹果拉到了地面？ 拉着苹果的力和拉着月亮的力一样吗？ 地球对月球的引力也符合 牛顿的猜想： 天上的力： 地上的力： 重力mg 它们应该是同一种力 【理论分析】 月球 已知r=60R，由： 苹果 月—地检验 月—地检验 当时，已能准确测量的量有：（即事实） 地球表面附近的重力加速度：g = 9.8m/s2 地球半径： R = 6.4×106m 月亮的公转周期：T =27.3天≈2.36×106s 月亮轨道半径： r =3.8×108m≈ 60R 事实检验： 请根据天文观测数据（事实）计算月球所在处的向心加速度： 两者十分接近，为牛顿的假想提供了有力的事实根据。 月——地检验表明：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。 牛顿再思考 既然太阳与行星之间、地球与月球之间、地球与物体之间都有引力，那么任何两个有质量的物体之间是否也都有这样的引力呢？ 牛顿大胆猜想：任何两个物体之间的都存在这样的引力 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。 其中G为引力常量，r为两物体的中心距离。 2.表达式： 3.方向：在两个物体的连线上。 万有引力定律ｒ的具体含义 ⑴对于可以看做质点的物体，r为两个质点之间的距离． 所谓质点，即两物体的形状和大小对它们之间的距离而言,影响很小,可以忽略不计. ⑵对于质量分布均匀的球体，r为两个球心之间的距离. m1 m2 r 1.普遍性：宇宙中任何两个有质量的物体之间。 2.相互性：任何两物体间的万有引力，都是一对作用力和反作用力， 3.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天体附近的物体间，它的作用才有实际的物理意义。 4.独立性：万有引力的大小只与它们的质量和距离有关，与其他的因素均无关。 万有引力定律 万有引力四个特性 牛顿的苦恼 牛顿得出了万有引力与物体质量间的关系，但却无法计算具体的大小 G的 未知 直到一百多年以后，英国物理学家卡文迪许的出现…… 引力常量 卡文迪许扭秤实验 已知m1 、 m2 、 r测量F ①数值： G=6.67×10-11 Nm2/kg2 ②G值的物理含义：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 亨利·卡文迪许 1731年—1810 思考：牛顿当时为什么无法测量两个物体间的引力？ 放大法！ 引力常量G的测定 生活中的万有引力 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： 课堂小结 一、万有引力定律的发现 前人的观点→牛顿的思考→理论推演 二、万有引力定律 其中G为引力常量，r为两物体的中心距离。 2.表达式： 3.方向：在两个物体的连线上。 1.内容： 自然界中任何两个物体都相互吸引，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。 1、引力常量单位与大小 ②单位： ①大小： 2、引力常量测定的意义 证明了万有引力的存在； “开创了测量弱力的新时代” （英国物理学家玻印廷语）； 引力常量G的测定 卡文迪什实验室 地球表面的物体所受的重力的实质是物体所受万有引力的一个分力 重力和万有引力的关系 不考虑地球自转的条件下，地球表面的物体 当不忽略地球自转时，在纬度不同的地方，物体随地球做圆周运动的角速度ω相同，而圆周的半径不同，设纬度为α，如图所示，则向心力F向＝mω2Rcosα(R为地球半径)，可见，随着纬度升高，向心力将减小。 1．万有引力和重力的大小关系 重力和万有引力的关系     Lavf58.20.100 $$