高中物理-3 萬(wàn)有引力定律教學(xué)課件設(shè)計(jì)

第六章萬(wàn)有引力與航天

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萬(wàn)有引力定律地心說(shuō)是長(zhǎng)期盛行于古代歐洲的宇宙學(xué)說(shuō)。它最初由古希臘學(xué)者歐多克斯在公元前三世紀(jì)提出，后來(lái)經(jīng)托勒密（90-168）進(jìn)一步發(fā)展而逐漸建立和完善起來(lái)。1、地心說(shuō)地球是宇宙的中心，太陽(yáng)、月球以及其他所有星球都是繞地球運(yùn)動(dòng)。托勒密一、探索歷程2、日心說(shuō)約在公元前260年，古希臘天文學(xué)家阿利斯塔克最早提出了日心說(shuō)的觀點(diǎn)。但真正發(fā)展并完善日心說(shuō)的，是來(lái)自波蘭的哥白尼（1473-1543）。宇宙的中心是太陽(yáng)，所有行星都在繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)。哥白尼【人類對(duì)天體運(yùn)動(dòng)的探索歷程】

地心說(shuō)→日心說(shuō)→圓周運(yùn)動(dòng)近代早期最重要的觀測(cè)工作是由丹麥的第谷（1546-1601）進(jìn)行的。德國(guó)天文學(xué)家開普勒毅然否定火星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，經(jīng)多種擬合、反復(fù)核算，終于發(fā)現(xiàn)火星做橢圓運(yùn)動(dòng)。

→橢圓運(yùn)動(dòng)→開普勒對(duì)行星運(yùn)動(dòng)規(guī)律的描述。關(guān)于行星運(yùn)動(dòng)的各種動(dòng)力學(xué)解釋——17世紀(jì)前：認(rèn)為天體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)最完美，天體神圣和永恒，無(wú)需動(dòng)因。

伽利略：行星的運(yùn)動(dòng)與地面的運(yùn)動(dòng)遵從不同的規(guī)律，行星運(yùn)動(dòng)是“慣性”自行維持的。開普勒：行星的運(yùn)動(dòng)是由于太陽(yáng)磁力吸引的緣故，磁力與距離成反比。胡克、哈雷、雷恩等：行星的運(yùn)動(dòng)是太陽(yáng)的引力的緣故，其所受的引力大小跟行星到太陽(yáng)的距離的平方成反比；認(rèn)為重力是地球引力產(chǎn)生的。笛卡兒：宇宙由不停旋轉(zhuǎn)著的微粒所組成，微粒的運(yùn)動(dòng)形成漩渦。太陽(yáng)和行星在各自的漩渦中心。行星漩渦帶動(dòng)衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)，太陽(yáng)的漩渦帶動(dòng)行星和衛(wèi)星一起運(yùn)動(dòng)。牛頓關(guān)于蘋果落地的思考：(1)蘋果為什么會(huì)落地?如果蘋果樹長(zhǎng)到月球那么高,蘋果會(huì)落到地面上嗎?月球?yàn)槭裁床宦涞降厍蛏夏?(2)如果在地球表面附近把蘋果水平拋出，蘋果的運(yùn)動(dòng)能和月球的運(yùn)動(dòng)一樣嗎？猜想1：蘋果所受的重力和月球所受的引力可能是同一性質(zhì)的力。猜想2：行星繞太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)和衛(wèi)星繞行星的運(yùn)動(dòng)相似,故行星對(duì)它的衛(wèi)星的引力、太陽(yáng)對(duì)行星的引力可能是同一性質(zhì)的力。猜想3：既然一切天體之間有引力，地球與物體之間有引力。那么，所有物體之間可能存在相互吸引的力。已知：重力加速度g=9.8m/s2；地球的半徑R=6.4×106m;月-地的距離r=3.84×108m；月球的公轉(zhuǎn)周期T=27.3天

設(shè)質(zhì)量為m的物體在月球軌道上運(yùn)動(dòng)的加速度（月球公轉(zhuǎn)的向心加速度）為a，則讓數(shù)據(jù)說(shuō)話，用不可辯駁的事實(shí)印證猜想月--地檢驗(yàn)過程展示二、萬(wàn)有引力定律1.萬(wàn)有引力定律：自然界中任何兩個(gè)物體都相互吸引，引力的方向在它們的連線上，引力的大小與物體的質(zhì)量m1和m2的乘積成正比，與它們之間距離r的二次方成反比。2.數(shù)學(xué)表達(dá)式：3.引力常數(shù)G：G適用于任何兩個(gè)物體，它在數(shù)值上等于質(zhì)量都是1kg的物體相距1m時(shí)的相互作用力。三、引力常量四、萬(wàn)有引力定律公式的適用條件(1)適用于計(jì)算兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)間相互作用.(2)兩個(gè)質(zhì)量分布均勻的球體間的相互作用，可用公式計(jì)算，其中r是兩個(gè)球體球心的距離。(3)一個(gè)均勻球體與球外一個(gè)質(zhì)點(diǎn)間的萬(wàn)有引力,可用公式計(jì)算，其中r是球心到質(zhì)點(diǎn)間的距離。(4)兩個(gè)物體間的距離遠(yuǎn)大于物體本身的大小時(shí),公式也近似適用，其中r是兩物體中心間的距離?！居懻撆c交流】1.如果有一天萬(wàn)有引力突然消失,世界將發(fā)生什么變化?對(duì)你的生活將產(chǎn)生什么影響?若沒有萬(wàn)有引力的作用，地球表面的大氣和水將會(huì)脫離地球表面，飛散到茫茫宇宙之中；地球表面的土、石以及人類也將在地球自轉(zhuǎn)的影響下沿著地球表面的切線飛向宇宙之中，像流星一樣在太空中遨游……總之，沒有萬(wàn)有引力的作用，地球上的一切物質(zhì)都將飛散到整個(gè)宇宙之中，地球也終將會(huì)解體?！居懻撆c交流】2.萬(wàn)有引力定律指出,任何物體間都存在著引力，為什么當(dāng)兩個(gè)人靠近時(shí)并沒有吸引到一起？請(qǐng)估算一下你和同桌同學(xué)之間的引力有多大？解：設(shè)兩人質(zhì)量,間距由萬(wàn)有引力定律,有比較：一粒芝麻重量結(jié)論：兩人間的引力可忽略！3、太陽(yáng)與地球之間的萬(wàn)有引力又是多大呢？已知：太陽(yáng)的質(zhì)量為M=2.0×1030kg，地球質(zhì)量為m=6.0×1024kg，日地之間的距離為R=1.5×1011mF=GMm/R2=6.67×10-11×2.0×1030×6.0×1024/(1.5×1011)2

=3.5×1022(N)能拉斷直徑為9000km的鋼柱!!!太陽(yáng)對(duì)質(zhì)量為50kg的人，引力很小，不到0.3N我們感受不到太陽(yáng)的引力！五、對(duì)萬(wàn)有引力定律的理解(1)普遍性：萬(wàn)有引力不僅存在太陽(yáng)與行星、地球與月球之間，宇宙間任何兩個(gè)有質(zhì)量的物體之間都存在著這種相互吸引的力。(2)相互性：兩個(gè)有質(zhì)量的物體之間的萬(wàn)有引力是一對(duì)作用力與反作用力，總是滿足大小相等、方向相反，作用在兩個(gè)物體上。(3)宏觀性：在地面上的一般物體之間，由于質(zhì)量比較小物體間的萬(wàn)有引力比較小，與其他力比較可忽略不計(jì),但在質(zhì)量巨大的天體之間,或天體與其附近的物體之間,萬(wàn)有引力起著決定性作用。(4)特殊性：兩個(gè)物體之間的萬(wàn)有引力只與它們本身的質(zhì)量和它們間的距離有關(guān)，而與所在空間的性質(zhì)無(wú)關(guān)，也與周圍是否存在其他物體無(wú)關(guān)。六、萬(wàn)有引力與重力之間的關(guān)系①重力隨緯度的減小而減小。1.在地球表面,重力只是萬(wàn)有引力的一個(gè)分力.②重力隨高度的增大而減小。2.在地球高空,重力就是萬(wàn)有引力.(因物體不再受地球自轉(zhuǎn)影響！)A．公式中的G是引力常量，它是由實(shí)驗(yàn)得出的，而不是人為規(guī)定的B．當(dāng)兩個(gè)物體間的距離r趨于零時(shí)，萬(wàn)有引力趨于無(wú)窮大C．m1和m2所受引力大小總是相等的D．兩個(gè)物體間的引力總是大小相等，方向相反的，是一對(duì)平衡力答案：AC練習(xí)2、如圖所示，r雖大于兩球的半徑，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m1與m2，則兩球間萬(wàn)有引力的大小為（）r1rr2圖7－9A.B.C.D.D課堂小結(jié)一、萬(wàn)有引