6.2 万有引力定律 课件 -2025-2026学年高一下学期物理沪科版必修第二册

该高中物理课件围绕万有引力定律，从伽利略、开普勒等早期科学家对行星运动的研究入手，通过“行星为何绕太阳运动”的问题链，串联胡克平方反比律到牛顿推导过程，构建从现象探究到规律总结的学习支架。 其亮点在于融合科学思维与科学探究，通过牛顿大炮思想实验定性分析，月地检验定量验证（结合地球重力与月球向心加速度计算），体现逻辑推理与实证结合。采用历史脉络与实验理论并行的教学方法，帮助学生形成运动与相互作用观念，教师可借助系统框架提升教学效率。

第六章 万有引力定律 邹老师 6.2 万有引力定律 行星的运动 行星运动在高中阶段可以看作匀速圆周运动 地球轨道 半长轴：1.496×108千米 半短轴：1.4958×108千米 匀速圆周运动对应一个向心加速度 有向心加速度说明受到向心力（效果力） 行星运动受到的向心力是什么力的作用效果呢？ 2 一、行星为什么围绕太阳运动 合并趋势 伽利略：一切物体都有合并的趋势，这种趋势导致行星做圆周运动 开普勒：行星受到了来自太阳的类似磁力的作用 N S S S S S S S N S N 3 一、行星为什么围绕太阳运动 胡克、哈雷： 笛卡尔：行星的周围有旋转的物质（以太）作用在行星上 以太旋涡 太阳引力 行星受到了太阳对它的引力 并且，如果轨道是圆形，那么引力的大小与距离的平方成反比 4 一、行星为什么围绕太阳运动 引力的大小与距离的平方成反比，对于椭圆轨道同样适用 牛顿：要使得行星沿着圆/椭圆轨迹运动，需要有指向圆心/椭圆焦点的力，这个力是太阳对它的引力 牛顿使用微积分的工具，从平方反比定律推导出了开普勒三定律，并发表于《原理》中，奠定了其万有引力定律的发现者地位 5 二、万有引力定律 开普勒第三定律 根据牛顿第三定律： 于是： 必有： M m v F 匀速圆周运动 F’ (G：万有引力常量） 6 三、万有引力之“万有” 问题二：如果让苹果下落的力，与让月亮绕地球运动的力是同一种力， 那月亮为什么不下落？ 问题一：让苹果下落的力，与让月亮绕地球运动的力，是否是同一种力？ 7 三、万有引力之“万有” 8 三、万有引力之“万有” 定性说明：“牛顿大炮”的思想实验 定量验证：月地检验 让苹果下落的力，与让月亮绕地球运动的力，是否是同一种力？ 1 2 9 三、万有引力之“万有” 定性说明：“牛顿大炮”的思想实验 定量验证：月地检验 让苹果下落的力，与让月亮绕地球运动的力，是否是同一种力？ 1 2 验证思路：只要测得苹果1、2受到的力的大小之比，并测得轨道半径的平方之比，如果二者相等，说明验证成功 ——思路可行、无法实践 用月亮代替苹果2？ ？ 10 三、万有引力之“万有” 定性说明：“牛顿大炮”的思想实验 定量验证：月地检验 让苹果下落的力，与让月亮绕地球运动的力，是否是同一种力？ 1 2 验证思路：只要测苹果和月亮的加速度之比，并测得轨道半径的平方之比，如果二者相等，说明验证成功 ——思路可行、实践可行 11 三、万有引力之“万有” 定性说明：“牛顿大炮”的思想实验 定量验证：月地检验 让苹果下落的力，与让月亮绕地球运动的力，是否是同一种力？ 地球表面物体加速度： 月球向心加速度： 月球公转周期： 地球半径： 月地距离： 12 三、万有引力之“万有” 定性说明：“牛顿大炮”的思想实验 定量验证：月地检验 让苹果下落的力，与让月亮绕地球运动的力，是否是同一种力？ 地球对苹果的引力（自由落体现象） 月地检验：让苹果下落的力，与让月亮绕地球运动的力，是同一种力 地球对月球的引力（月球绕地球运行） 月球对大海的引力（潮汐现象） 太阳对行星、彗星的引力 任何两个物体之间都有引力 “万有引力”（universal gravitation） 13 万有引力定律 内容：自然界中任何两个物体都相互吸引，相互间引力的大小与物体质量的乘积成正比，与它们之间距离的二次方成反比。 表达式： 万有引力定律的适用条件： 两个质点之间（R指两个质点的距离） 推论：两个匀质球体之间也可以用此公式（R指两球心的距离） 牛顿的遗憾： ①没有揭示万有引力的本质 ②没有给出引力常量的具体值 14 万有引力定律经受的检验 ①“笔尖上发现的行星”海王星 勒维耶（1811-1877） 天王星轨道总是与理论产生偏差 预言：外围有一颗尚未发现的行星 1846年，柏林天文台，加勒果然发现了这颗行星 ②哈雷与哈雷彗星的预言 三个彗星（出现在1531年，1607年和1682年），它们的轨道非常相似。 哈雷（1656-1742） 预言：同一颗偏心率很大的彗星，将再次出现于1758年 1758年12月，哈雷彗星果然再次回归 15 四、引力常量G的测定 卡文迪什（1731-1810）扭秤实验：如何测量微小力 16 四、引力常量G的测定 卡文迪什（1731-1810）扭秤实验：如何测量微小力 17 四、引力常量G的测定 卡文迪什（1731-1810）扭秤实验：如何测量微小力 18 四、引力常量G的测定 一、实验原理：力矩平衡：引力力矩=扭转力矩 二、科学方法：放大法 三、实验结论：引力常量 四、实验意义 ①证明了万有引力的存在 ②开创了测量微小力的先河 ③使得万有引力定律真正有了实用价值 19 补充：万有引力和重力的关系 地球表面的物体受到的重力是万有引力的一个分力 一般可以把物体在行星表面受到的万有引力近似看作等于物体的重力 O F 例题：一个质量为1kg的物体放在赤道某处地面上，请计算它的向心力大小和地球给他的万有引力大小。（地球质量约6，地球半径约为6400km，引力常量G=6.67 ） 0.034N，9.8N 20 “万有引力定律”的诞生始末 地球为什么绕太阳运动？ 地球受到一个力的作用 引力存在于任意两个物体间，是“万有”的 万有引力常量的测定 引力大小与两颗星体质量成正比 命名：引力 伽利略、开普勒、哈雷、胡克等人都意识到了这个问题 这个力的大小与距离的平方成反比 胡克、哈雷、牛顿等人 胡克、哈雷、牛顿 “平方反比律” 牛顿 由开普勒三定律、牛顿第三定律推导 牛顿 “地月检验” 使地球上的物体下落的力和使月亮绕地球运动的力是同一种引力 卡文迪什 扭秤实验 21 $$