第三節(jié)：萬有引力定律ppt課件

1、蘋果和牛頓 1666年夏末一個暖和的夜晚，在英格蘭林肯郡烏爾斯索普，一個腋下夾著一本書的年輕人走進(jìn)他母親的花園，坐在一棵樹下，開場埋頭讀書。 當(dāng)他翻動書頁時，他頭頂?shù)臉渲χ杏袠訓(xùn)|西晃動起來，一個歷史上最著名的蘋果落了下來，正好打在23歲的牛頓頭上。恰巧在這天，牛頓正苦苦思索著一個問題：是什么力量使月球堅(jiān)持在環(huán)繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)的軌道上？又是什么力量使行星堅(jiān)持在環(huán)繞太陽運(yùn)轉(zhuǎn)的軌道上？為什么這個打中他腦袋的蘋果會墜落到地上？于是.一個偉大的定律一個偉大的定律萬有引力定律誕生了！萬有引力定律誕生了！萬有引力定律萬有引力定律_Newtons Law of Universal Gravitation為什么行星不

2、會飛離太陽?行星和太陽之間存在引力行星和太陽之間存在引力! !近似處置：以為行星m繞太陽M作勻速圓周運(yùn)動太陽對行星的引力F提供行星所受的向心力：回想太陽與行星間的引力推導(dǎo)：k rr42322TTmF，由相互作用力的性質(zhì)，行星對太陽的引力：2rMF 22,rmFrMF22rk4mF2rmF G是一個常量2rMmGF 為什么月球也不會飛離地球呢？月球和地球之間存在引力月球和地球之間存在引力為什么蘋果會落地？蘋果和地蘋果和地球之間存球之間存在引力在引力地球外表的重力能否延地球外表的重力能否延伸到很遠(yuǎn)的地方，會不會作伸到很遠(yuǎn)的地方，會不會作用到月球上？用到月球上？地球和月球之間的吸引地球和月球之間的吸

3、引力會不會與地球吸引蘋果的力會不會與地球吸引蘋果的力是同一種力呢？力是同一種力呢？拉住月球使它繞地球運(yùn)拉住月球使它繞地球運(yùn)動的力，與拉著蘋果使它下動的力，與拉著蘋果使它下落的力，以及眾行星與太陽落的力，以及眾行星與太陽之間的作用力也許真的是同之間的作用力也許真的是同一種力，遵照一樣的規(guī)律一種力，遵照一樣的規(guī)律?牛頓的思索這些力是同一種性這些力是同一種性質(zhì)的力，并且都服質(zhì)的力，并且都服從與間隔的平方成從與間隔的平方成反比的規(guī)律。反比的規(guī)律。當(dāng)然這僅僅是猜測，當(dāng)然這僅僅是猜測，還需求現(xiàn)實(shí)來檢驗(yàn)！還需求現(xiàn)實(shí)來檢驗(yàn)！月地檢驗(yàn)Rr“月月地檢驗(yàn)表示圖地檢驗(yàn)表示圖檢驗(yàn)?zāi)康模簷z驗(yàn)?zāi)康模旱厍蚝驮虑蛑g的吸引力地

4、球和月球之間的吸引力能否與地球吸引蘋果的力為同一種能否與地球吸引蘋果的力為同一種力力檢驗(yàn)原理：檢驗(yàn)原理：mgma2601月 根據(jù)牛頓第二定律，根據(jù)牛頓第二定律，知：知：mgGmaF,月月,12rF 由于Rr60且GF2601月故ga2601月即Rr“月月地檢驗(yàn)表示地檢驗(yàn)表示圖圖地表重力加速度：地表重力加速度：g = 9.8 m/s2g = 9.8 m/s2地球半徑：地球半徑：R=6400R=6400103m103m月球周期：月球周期：T =27.3T =27.3天天2.362.36106 s106 s月球軌道半徑：月球軌道半徑：r60R=3.84r60R=3.84108m108m求：月球繞地球

5、的向心加速度求：月球繞地球的向心加速度 ？ 即證明即證明月地檢驗(yàn)ga2601月Rr“月月地檢驗(yàn)表示圖地檢驗(yàn)表示圖月地檢驗(yàn)月地檢驗(yàn)根據(jù)向心加速度公式根據(jù)向心加速度公式,有：有：=2.72=2.7210-10-3m/s23m/s22224Trra月82621084. 31036. 214. 34月a即：即：g2601 數(shù)聽闡明，地面物體所受地球的引力，月球所受地球的引力，與太陽、行星間的引力，真的服從一樣的規(guī)律！ 我們的思想還可以更加解放！能否宇宙中恣意兩個物體之間都有這樣的力呢?3 3、表達(dá)式：、表達(dá)式：221rmmGF 自然界中任何兩個物體都相互吸引自然界中任何兩個物體都相互吸引,引力的方向引

6、力的方向在它們的連線上，引力的大小與物體的質(zhì)量在它們的連線上，引力的大小與物體的質(zhì)量 和和 的乘積成正比的乘積成正比,與它們之間間隔的二次方成反比與它們之間間隔的二次方成反比.1m2m1 1、內(nèi)容：、內(nèi)容：2 2、方向：、方向：在兩物體的連線上在兩物體的連線上4 4、的詳細(xì)含義：、的詳細(xì)含義：對于可以看做質(zhì)點(diǎn)的物體，對于可以看做質(zhì)點(diǎn)的物體，r r為兩個質(zhì)點(diǎn)為兩個質(zhì)點(diǎn)之間的間隔之間的間隔 所謂質(zhì)點(diǎn)，即兩物體的外形和大小對它們所謂質(zhì)點(diǎn)，即兩物體的外形和大小對它們之間的間隔而言之間的間隔而言, ,影響很小影響很小, ,可以忽略不計(jì)可以忽略不計(jì). .對于質(zhì)量分布均勻的球體，對于質(zhì)量分布均勻的球體，r

7、r為兩個球心為兩個球心之間的間隔之間的間隔. .m1m2r兩物體的間隔兩物體的間隔r指指“哪兩部分間隔哪兩部分間隔？221rm mGF引力常量單位：22/ kgmN 大?。篏 是比例系數(shù)，叫做引力常量，適用于任何兩個物體是比例系數(shù)，叫做引力常量，適用于任何兩個物體.2211/1067.6kgmNG卡文迪許卡文迪許 100多年后，由英國物理學(xué)家卡文迪許測出1、實(shí)驗(yàn)結(jié)果：G = 6.6710-11N m2/kg22、卡文迪許扭秤實(shí)驗(yàn)的意義：證明了萬有引力的存在，使萬有引力定律進(jìn)入了真正適用的時代；(2)開創(chuàng)了微小量丈量的先河，使科學(xué)放大思想得到了推行 思索：我們?nèi)伺c人之間也應(yīng)該存在萬有引力，可是為

8、什么我們感受不到呢？例題1、估算兩個質(zhì)量 50 kg 的同窗相距 50 m 時之間的萬有引力約有多大？ =6.6710-11 N 是一粒芝麻重的幾十萬分之一，這么小的力人根本無法覺察到。解：解：NrmGmF2112215 .050501067.6 例題2：那么太陽與地球之間的萬有引力又是多大呢？太陽的質(zhì)量為M = 2.01030 kg，地球質(zhì)量為m = 6.01024 kg，日、地之間的間隔為= 1.51011 m)3.51022 N 非常大，可以拉斷直徑為 9000 km 的鋼柱=3.51022N解：解：NrGMmF2112430112105 .1100 .6100 .21067.6萬有引力

9、的宏觀性萬有引力的宏觀性對萬有引力的了解對萬有引力的了解1 1、萬有引力具有普遍性、萬有引力具有普遍性. .它普遍存在于宇宙中它普遍存在于宇宙中任何有質(zhì)量的物體之間，是物質(zhì)之間的四大根任何有質(zhì)量的物體之間，是物質(zhì)之間的四大根本相互作用之一本相互作用之一2 2、萬有引力具有相互性、萬有引力具有相互性. .兩物體間的引力，兩物體間的引力，是一對作用力和反作用力，符合牛頓第三定是一對作用力和反作用力，符合牛頓第三定律律 4 4、萬有引力具有宏觀性、萬有引力具有宏觀性. .只需質(zhì)量宏大的天體只需質(zhì)量宏大的天體間，萬有引力的存在才有宏觀物理意義間，萬有引力的存在才有宏觀物理意義. .3 3、萬有引力具有

10、獨(dú)立性兩物體間的引力，只、萬有引力具有獨(dú)立性兩物體間的引力，只與它們的質(zhì)量及間隔有關(guān)，不論它們之間能否與它們的質(zhì)量及間隔有關(guān)，不論它們之間能否還有其它作用力還有其它作用力過程總結(jié)：縱觀萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)歷程，他覺得科學(xué)發(fā)現(xiàn)的普經(jīng)過程是什么？他能概括一下嗎？ 對景象的普通察看；提出假設(shè)；運(yùn)用邏輯包括數(shù)學(xué)得出推論；經(jīng)過實(shí)驗(yàn)對推論進(jìn)展檢驗(yàn)； 對假說進(jìn)展修正和推行自我測評自我測評1 1、如下圖，、如下圖，r r 雖然大于兩球的半徑，但兩球雖然大于兩球的半徑，但兩球的半徑不能忽略，而球的質(zhì)量分布均勻，大小分別為的半徑不能忽略，而球的質(zhì)量分布均勻，大小分別為m1m1與與m2m2，那么兩球間萬有引力的大小為

11、，那么兩球間萬有引力的大小為 ( )( )r1rr2122AmmGr、 12212C()mmGrr+、 12212D ()mmGrrr+、1221B m mGr、D公式中的公式中的r應(yīng)為球心之間的間隔應(yīng)為球心之間的間隔自我測評自我測評2 2、關(guān)于萬有引力的說法，正確的有、關(guān)于萬有引力的說法，正確的有( )( ) A A物體落到地面上，闡明地球?qū)ξ矬w有引力，物體物體落到地面上，闡明地球?qū)ξ矬w有引力，物體對地球沒有引力對地球沒有引力 B B萬有引力定律是牛頓在總結(jié)前人研討的根底上發(fā)萬有引力定律是牛頓在總結(jié)前人研討的根底上發(fā)現(xiàn)的現(xiàn)的 C C地面上自在下落的蘋果和天空中運(yùn)轉(zhuǎn)的月亮，遭地面上自在下落的蘋果和天空中運(yùn)轉(zhuǎn)的月亮，遭到的都是地球的萬有引力到的都是地球的萬有引力 D D 中的中的G G是一個比例常數(shù)，是沒有單位的是一個比例常數(shù)，是沒有單位的221rmmGF BCBC萬有引力具有相互性萬有引力具有相互性G的單位是的單位是22/ kgmN 課堂小結(jié)課堂小結(jié)一、月地檢驗(yàn)1、猜測 2、 驗(yàn)證 3、 結(jié)論二、萬有引力定律1、內(nèi)容 2、表達(dá)式 3、適用條件三、引力常量的丈量1、原理引見 2、實(shí)驗(yàn)丈量 3、過程體驗(yàn) 課下作業(yè)書面作業(yè)：課本書面作業(yè)：課本38頁頁“問題與練習(xí)問題與練習(xí)2、3題題歲的劍橋歲的劍橋牛頓任務(wù)的地方牛頓任