萬有引力定律上課課件

1、3 3萬有引力定律萬有引力定律1、開普勒行星運動定律 （也適用于人造衛(wèi)星）（1） 第一定律（軌道定律） （2） 第二定律（速率定律）（3） 第三定律（周期定律）：所有行星的橢圓軌道的半長軸的三次方跟公轉(zhuǎn)周期的平方的比值都相等 32rkT一一. . 知識回顧：知識回顧：太陽太陽行星行星r太陽太陽行星行星a2. 2. 行星繞太陽運動的簡化：行星繞太陽運動的簡化：3.3.行星與太陽間相互作用力大小，方向怎樣？行星與太陽間相互作用力大小，方向怎樣？F行行星星太太陽陽F2rMmGF 太陽與行星間引力的太陽與行星間引力的方向沿二者的連線方向沿二者的連線簡化簡化 上一節(jié)我們知道了太陽與行星之間作上一節(jié)我們知

2、道了太陽與行星之間作用力的規(guī)律用力的規(guī)律,可以解釋行星的運動可以解釋行星的運動.即太陽即太陽對行星的引力來提供行星繞太陽運動所對行星的引力來提供行星繞太陽運動所需的向心力需的向心力.正因為這個引力使得行星不正因為這個引力使得行星不能飛離太陽能飛離太陽.牛頓進一步推想也應該是地牛頓進一步推想也應該是地球?qū)υ虑虻囊κ沟迷虑虿荒茈x開地球球?qū)υ虑虻囊κ沟迷虑虿荒茈x開地球,而圍繞地球運動而圍繞地球運動.“天上天上”的力的力與與“地上地上”的的是否是同一種是否是同一種力呢力呢?思考與猜想：思考與猜想： 蘋果落地與月亮繞地旋轉(zhuǎn)蘋果落地與月亮繞地旋轉(zhuǎn)這引起了這引起了牛頓的沉思。牛頓的沉思。他猜想：蘋果與月

3、球受到的引力可能是他猜想：蘋果與月球受到的引力可能是同一種力同一種力!F1F2月球軌道月球軌道r=60R213600FF 假定維持月球繞地球運動的力與使得假定維持月球繞地球運動的力與使得蘋果下落的力是同一種力蘋果下落的力是同一種力,同樣遵從同樣遵從平方反比平方反比定律定律,則則:3600/ga 224Tra23/107 . 2sm=數(shù)據(jù)表明數(shù)據(jù)表明,地面物體所受地球的引力、月球所受地球的引地面物體所受地球的引力、月球所受地球的引力，以及太陽與行星間的引力，遵從相同的規(guī)律。力，以及太陽與行星間的引力，遵從相同的規(guī)律。R=6370Km二二. .月月- -地檢驗地檢驗: : 牛頓再度思考：牛頓再度思

4、考： 既然太陽行星間、既然太陽行星間、地球月球間、地球物體地球月球間、地球物體間有引力，那么任何兩間有引力，那么任何兩個有質(zhì)量的物體間是否個有質(zhì)量的物體間是否也都有這樣的引力呢也都有這樣的引力呢？ 物體之間于是我們大膽地把以上結(jié)論物體之間于是我們大膽地把以上結(jié)論推廣到宇宙中的一切推廣到宇宙中的一切三三. .萬有引力定律萬有引力定律: : 自然界中任何兩個物體都是互相吸引的，引力的自然界中任何兩個物體都是互相吸引的，引力的方向在它們的連線上，引力的大小跟這兩個物體方向在它們的連線上，引力的大小跟這兩個物體的質(zhì)量的質(zhì)量m1和和m2的乘積成正比，跟它們的距離的的乘積成正比，跟它們的距離的二次方成反比

5、二次方成反比.1. 1.內(nèi)容：內(nèi)容：2. 2.公式：公式：221rmmGF 3. 3.單位：單位： 質(zhì)量質(zhì)量m-kgm-kg，距離，距離r -mr -m， 力力F -NF -N； 常量常量G-NG-Nmm2 2/kg/kg2 2 ，( ( 數(shù)值上等于數(shù)值上等于兩質(zhì)量各為兩質(zhì)量各為1Kg1Kg的物體相距的物體相距1 1米時的萬米時的萬有引力的大小有引力的大小) )。4. 4.使用條件：使用條件： 僅適用于兩個僅適用于兩個質(zhì)點質(zhì)點或者兩個或者兩個均勻球體均勻球體之間的相互之間的相互作用。（兩物體為均勻球體時，作用。（兩物體為均勻球體時，r為兩球心間的距離）為兩球心間的距離） 5. 5.意義：意義：

6、 揭示了地面上物體運動的規(guī)律和天體上揭示了地面上物體運動的規(guī)律和天體上物體的運動物體的運動 遵從同一規(guī)律，讓人們認識到遵從同一規(guī)律，讓人們認識到天體上物體的運動規(guī)律也是可以認識的天體上物體的運動規(guī)律也是可以認識的, ,解解放了人們的思想放了人們的思想, ,給人們探索自然的奧秘建給人們探索自然的奧秘建立了極大信心立了極大信心, , 對后來的物理學、天文學的對后來的物理學、天文學的發(fā)展具有深遠的影響。發(fā)展具有深遠的影響。 6 6、萬有引力定律的進一步理解：、萬有引力定律的進一步理解： （1 1）普遍性：普遍性：萬有引力是普遍存在于宇宙中的任何有質(zhì)量萬有引力是普遍存在于宇宙中的任何有質(zhì)量 的物體（大

7、到天體小到微觀粒子）間的相互吸引力，它的物體（大到天體小到微觀粒子）間的相互吸引力，它是自然界的物體間的基本相互作用之一是自然界的物體間的基本相互作用之一（2 2）相互性：相互性：兩個物體相互作用的引力是一對作用力與反兩個物體相互作用的引力是一對作用力與反作用力，符合牛頓第三定律作用力，符合牛頓第三定律（3 3）宏觀性：宏觀性：通常情況下，萬有引力非常小，只有在質(zhì)量通常情況下，萬有引力非常小，只有在質(zhì)量巨大的天體間或天體與物體間它的存在才有宏觀的物理巨大的天體間或天體與物體間它的存在才有宏觀的物理意義在微觀世界中，粒子的質(zhì)量都非常小，粒子間的意義在微觀世界中，粒子的質(zhì)量都非常小，粒子間的萬有引

8、力很不顯著，萬有引力可以忽略不計萬有引力很不顯著，萬有引力可以忽略不計a.1686a.1686年牛頓發(fā)現(xiàn)萬有引力定律后，曾經(jīng)設想過年牛頓發(fā)現(xiàn)萬有引力定律后，曾經(jīng)設想過幾種測定引力常量的方法，卻沒有成功幾種測定引力常量的方法，卻沒有成功. .b.b.其間又有科學家進行引力常量的測量也沒有成其間又有科學家進行引力常量的測量也沒有成功功. .c.c.直到直到17891789年，英國物理學家卡文迪許巧妙地利年，英國物理學家卡文迪許巧妙地利用了扭秤裝置，第一次在實驗室里對兩個物體間用了扭秤裝置，第一次在實驗室里對兩個物體間的引力大小作了精確的測量和計算，比較準確地的引力大小作了精確的測量和計算，比較準確

9、地測出了引力常量測出了引力常量 四四. .引力常量引力常量: : 引力常量的測量引力常量的測量卡文迪許扭稱實驗卡文迪許扭稱實驗(1789年年)卡文迪許卡文迪許卡文迪許實驗室卡文迪許實驗室卡文迪許扭稱實驗卡文迪許扭稱實驗(1789年年)-放大法放大法1、實驗原理：、實驗原理：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、科學方法：、科學方法：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： 兩個質(zhì)量為兩個質(zhì)量為1kg的物體相距的物體相距1m時，時，它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)(

10、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) )通過光標的移動來反映通過光標的移動來反映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)了測量弱力的新時代、開創(chuàng)了測量弱力的新時代C、使得萬有引力定律有了真正的實用價值、使得萬有引力定律有了真正的實用價值( (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) )練習1： 估算兩個質(zhì)量50kg的同學相距0.5m 時之間的萬有引力約有多大？ 答案：答案：6.6710-7牛牛五五. .萬有引力應用萬有引力應用: : 練習練習2：如圖所示，如圖所示，r雖大于兩球的半徑