萬有引力定律ppt課件

1、第六章第六章 萬有引力與航天萬有引力與航天知識回顧太陽與行星間的引力太陽與行星間的引力古人古人觀點(diǎn)觀點(diǎn)牛頓牛頓思考思考理論理論演算演算總結(jié)總結(jié)規(guī)律規(guī)律建模建模理想化理想化2rmmgf 2rmf 2rmf 類比類比推導(dǎo)推導(dǎo)月亮繞地球運(yùn)行月亮繞地球運(yùn)行蘋蘋果果落落地地思考思考v如果你是牛頓，如果你是牛頓，你會想到什么？你會想到什么？v牛頓用什么方法牛頓用什么方法得出萬有引力定律？得出萬有引力定律？地球?qū)υ虑虻牧?，地球?qū)υ虑虻牧?，地球?qū)Φ孛嫔衔矬w的力，地球?qū)Φ孛嫔衔矬w的力，太陽對行星的力，太陽對行星的力，是不是同一種力呢？是不是同一種力呢？牛頓的思考：牛頓的思考：萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)過程萬有引力定律的

2、發(fā)現(xiàn)過程蘋果與月亮受到的力蘋果與月亮受到的力可能是同一種力可能是同一種力! ! 可能是地球表面的重可能是地球表面的重力延伸到月亮。力延伸到月亮。 而且都是類似太陽與而且都是類似太陽與行星間的引力，它們都行星間的引力，它們都應(yīng)遵從應(yīng)遵從“與距離的二次與距離的二次方成反比方成反比”的關(guān)系。的關(guān)系。牛頓的猜想：牛頓的猜想：牛頓的智慧：牛頓的智慧：牛頓的這一猜想牛頓的這一猜想非常大膽，將天非常大膽，將天上和人間連接在上和人間連接在了一起！了一起！證明：蘋果、月亮受力證明：蘋果、月亮受力滿足滿足“平方反比平方反比”的關(guān)系的關(guān)系 2rmmgf 2rmga fma牛頓第二定律：牛頓第二定律： 當(dāng)時(shí)已知的一些

3、量：當(dāng)時(shí)已知的一些量： 地表重力加速度：地表重力加速度：g = 9.8m/s2 地球半徑：地球半徑： r = 6400103m 月亮周期：月亮周期： t = 27.3天天2.36106s 月亮軌道半徑：月亮軌道半徑： r 60rga36001月？計(jì)算驗(yàn)證：計(jì)算驗(yàn)證：g36001計(jì)算結(jié)果：計(jì)算結(jié)果：2322/1072. 24smrta月2rmga 地球?qū)υ虑虻牧?，地球?qū)υ虑虻牧Γ厍驅(qū)Φ孛嫔衔矬w的力，地球?qū)Φ孛嫔衔矬w的力，太陽對行星的力，太陽對行星的力，是同一種力是同一種力, ,且都遵從且都遵從“與距與距離的二次方成反比離的二次方成反比”的關(guān)系的關(guān)系結(jié)論結(jié)論既然太陽行星間、地球既然太陽行星間、地

4、球月球間、地球物體間有月球間、地球物體間有引力，那么任何兩個(gè)有引力，那么任何兩個(gè)有質(zhì)量的物體間是否也都質(zhì)量的物體間是否也都有這樣的引力呢？有這樣的引力呢？牛頓的思考：牛頓的思考：牛頓的這一大牛頓的這一大膽的推廣，充膽的推廣，充分體現(xiàn)了牛頓分體現(xiàn)了牛頓非凡的智慧非凡的智慧！牛頓的智慧：牛頓的智慧：1、內(nèi)容：、內(nèi)容：自然界中自然界中任何兩個(gè)物體任何兩個(gè)物體都相互吸引，都相互吸引，引力的大小與物體的引力的大小與物體的質(zhì)量質(zhì)量m1和和m2的乘積的乘積成成正比正比，與它們之間與它們之間距離距離r的二次方的二次方成成反比反比。(1687年年)221rmmgf 2、公式：、公式： (1)(1)萬有引力定律的

5、發(fā)現(xiàn)萬有引力定律的發(fā)現(xiàn), , 是是1717世紀(jì)自然科學(xué)最偉大的成果之世紀(jì)自然科學(xué)最偉大的成果之一一. . 把地面上物體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律和把地面上物體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律和天體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律統(tǒng)一了起來。天體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律統(tǒng)一了起來。 (2)(2)萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)萬有引力定律的發(fā)現(xiàn), , 對對以后物理學(xué)的發(fā)展和天文學(xué)的發(fā)以后物理學(xué)的發(fā)展和天文學(xué)的發(fā)展具有深遠(yuǎn)的影響展具有深遠(yuǎn)的影響, , 它它第一次揭第一次揭示了自然界中一種基本相互作用示了自然界中一種基本相互作用的規(guī)律。的規(guī)律。 (3)(3)萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)萬有引力定律的發(fā)現(xiàn), , 解解放了人們的思想，對科學(xué)文化的放了人們的思想，對科學(xué)文化的發(fā)展起到了積極的推動(dòng)作用。

6、發(fā)展起到了積極的推動(dòng)作用。4、意義：、意義：引力常量的測量引力常量的測量卡文迪許扭稱實(shí)驗(yàn)卡文迪許扭稱實(shí)驗(yàn)(1789年年)卡文迪許卡文迪許卡文迪許實(shí)驗(yàn)室卡文迪許實(shí)驗(yàn)室【思考】對于一個(gè)十分微小的物理量【思考】對于一個(gè)十分微小的物理量 該采用什么方法測量？該采用什么方法測量？放大法放大法引力常量的測量引力常量的測量卡文迪許扭稱實(shí)驗(yàn)卡文迪許扭稱實(shí)驗(yàn)(1789年年)1、實(shí)驗(yàn)原理：、實(shí)驗(yàn)原理：力矩平衡，即引力矩力矩平衡，即引力矩=扭轉(zhuǎn)力矩扭轉(zhuǎn)力矩2、科學(xué)方法：、科學(xué)方法：放大法放大法3、測定引力常量的意義、測定引力常量的意義物理含義：物理含義： 兩個(gè)質(zhì)量為兩個(gè)質(zhì)量為1kg的物體相距的物體相距1m時(shí)，時(shí)，它

7、們之間萬有引力為它們之間萬有引力為6.6710-11 n兩次放大及等效的思想兩次放大及等效的思想 ： (1)(1)扭秤裝置把微小力轉(zhuǎn)變成力矩來反映扭秤裝置把微小力轉(zhuǎn)變成力矩來反映(2)(2)扭轉(zhuǎn)角度扭轉(zhuǎn)角度( (微小形變微小形變) )通過光標(biāo)的移動(dòng)來反映通過光標(biāo)的移動(dòng)來反映a、證明了萬有引力的存在、證明了萬有引力的存在b、開創(chuàng)了測量弱力的新時(shí)代、開創(chuàng)了測量弱力的新時(shí)代c、使得萬有引力定律有了真正的實(shí)用價(jià)值、使得萬有引力定律有了真正的實(shí)用價(jià)值( (卡文迪許被稱為能稱出地球質(zhì)量的人卡文迪許被稱為能稱出地球質(zhì)量的人) )122112750 506.67 100.56.67 10m mfgrnn 一粒

8、芝麻重的幾千分之一一粒芝麻重的幾千分之一!為什么我們感覺不到周圍物體的引力呢？為什么我們感覺不到周圍物體的引力呢？ 那么那么太陽與地球之間的萬有引力又是多大呢？太陽與地球之間的萬有引力又是多大呢？已知：太陽的質(zhì)量為已知：太陽的質(zhì)量為m=2.01030kg，地球質(zhì)量為，地球質(zhì)量為m=6.01024kg，日地之間的距離為，日地之間的距離為r=1.51011mf=gmm/r2=6.6710-112.010306.01024/(1.51011)2 =3.51022(n)能拉斷直徑為能拉斷直徑為9000km的鋼柱的鋼柱!太陽對質(zhì)量為太陽對質(zhì)量為50kg的人，引力很小，不到的人，引力很小，不到0.3n我們

9、感受不到太陽的引力我們感受不到太陽的引力答案：答案：思考思考:縱觀萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)歷程，你覺得縱觀萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)歷程，你覺得科學(xué)發(fā)現(xiàn)的一般過程是什么？科學(xué)發(fā)現(xiàn)的一般過程是什么？你能概括一下嗎？你能概括一下嗎？例題例題:科學(xué)研究過程的基本要素包含以下幾點(diǎn)：科學(xué)研究過程的基本要素包含以下幾點(diǎn)：提出假設(shè)；提出假設(shè)； 對現(xiàn)象的一般觀察；對現(xiàn)象的一般觀察；通過試驗(yàn)對推論進(jìn)行檢驗(yàn)；通過試驗(yàn)對推論進(jìn)行檢驗(yàn)；運(yùn)用邏輯（包括數(shù)學(xué)）得出推論；運(yùn)用邏輯（包括數(shù)學(xué)）得出推論； 對假說進(jìn)行修正和推廣。對假說進(jìn)行修正和推廣。這些基本要素按科學(xué)研究過程的順序是這些基本要素按科學(xué)研究過程的順序是:1、內(nèi)容：、內(nèi)容： 自

10、然界中自然界中任何兩個(gè)物體任何兩個(gè)物體都相互吸都相互吸引，引力的大小與物體的引，引力的大小與物體的質(zhì)量質(zhì)量m1和和m2的乘積的乘積成成正比正比，與它們之間，與它們之間距離距離r的二次方的二次方成成反比反比。221rmmgf 2、公式：、公式：r：質(zhì)點(diǎn)：質(zhì)點(diǎn)(球心球心)間的距離間的距離引力常量：引力常量：g=6.671011 nm2/kg23、條件、條件: 質(zhì)點(diǎn)質(zhì)點(diǎn)或或均質(zhì)球體均質(zhì)球體4、理解、理解: :普遍性普遍性、相互性相互性、宏觀性宏觀性、特殊性特殊性m2m1ffr1. 要使兩物體間的萬有引力減小到原來的要使兩物體間的萬有引力減小到原來的1/4，下列辦法，下列辦法可采用的是（可采用的是（

11、） a. 使兩個(gè)物體質(zhì)量各減小一半，距離不變使兩個(gè)物體質(zhì)量各減小一半，距離不變 b. 使其中一個(gè)物體的質(zhì)量減小到原來的使其中一個(gè)物體的質(zhì)量減小到原來的1/4，距離不變，距離不變 c. 使兩物體的距離增為原來的使兩物體的距離增為原來的2倍，質(zhì)量不變倍，質(zhì)量不變 d. 距離和兩物體質(zhì)量都減小為原來的距離和兩物體質(zhì)量都減小為原來的1/4221rmmg221rmmg大于221rmmg小于12mg19mg12r作業(yè)作業(yè)問題與練習(xí)問題與練習(xí)p38：2、3科學(xué)家探究科學(xué)家探究科學(xué)家探究科學(xué)家探究萬有引力定律的驗(yàn)證萬有引力定律的驗(yàn)證哈雷彗星回歸預(yù)測哈雷彗星回歸預(yù)測哈雷彗星哈雷彗星1682 年年8 月出現(xiàn)月出現(xiàn) 1758 年年12 月月25 日晚回歸日晚回歸哈雷哈雷2 、 火星的半徑是地球半徑的一半火星的半徑是地球半徑的一半, 火星的質(zhì)火星的質(zhì)量約為地球質(zhì)量的九分之一；那么地球表面量約為地球質(zhì)量的九分之一；那么地球表面50kg的物體受到地球的引力約是火星表面同的物體受到地球的引力約是火星表