高中物理滬科版高下冊第篇機(jī)械運(yùn)動萬有引力定律

。復(fù)習(xí)開普勒行星運(yùn)動定律第一定律：所有行星繞太陽的軌道都是橢圓，太陽處在橢圓的一個焦點(diǎn)上。第二定律：對任意一個行星來說，它與太陽的連線在相等的時間內(nèi)掃過相等的面積第三定律：所有行星的橢圓軌道的半長軸的三次方跟它的公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等。即k值與中心天體有關(guān)，而與環(huán)繞天體無關(guān)行星繞太陽運(yùn)行需要力來維持嗎？是什么樣的力呢？笛卡爾1596-1660開普勒1571－1630◎17世紀(jì)有人認(rèn)為，圓周運(yùn)動是最完美的，因而神圣和永恒的天體必然應(yīng)該做勻速圓周運(yùn)動，這無需什么原因。◎開普勒認(rèn)為，行星繞太陽運(yùn)動，一定是受到了來自太陽的類似于磁力的作用。◎法國物理學(xué)家笛卡爾認(rèn)為行星的運(yùn)動是因為在行星的周圍有旋轉(zhuǎn)的物質(zhì)(以太)作用在行星上，從而使得行星圍繞太陽運(yùn)動.科學(xué)的足跡牛頓1643-1727哈雷1656－1742胡克1635-1705牛頓同時代的一些科學(xué)家，如胡克、哈雷等對這一問題的認(rèn)識則更進(jìn)一步。他們認(rèn)為，行星圍繞太陽運(yùn)動是因為受到了太陽對它的引力，甚至證明了如果行星的軌道是圓形的，它所受的引力的大小跟行星到太陽的距離的二次方成反比，但他們無法證明在橢圓軌道上，引力也遵循同樣的規(guī)律，更沒能嚴(yán)格地證明這種引力的一般規(guī)律。科學(xué)的足跡

◎樹上熟透的蘋果為什么向下落向地面，而不飛向天空？◎是什么原因使月球繞地球運(yùn)動而沒有離開地球？◎月球受到地球的吸引力嗎？地球?qū)Φ孛嫔咸O果的引力地球?qū)υ虑虻囊μ枌π行堑囊σ苍S是同一種力，遵從相同規(guī)律猜想太陽對行星的引力

設(shè)某行星的質(zhì)量為m，速率為v，行星到太陽的距離為r，則行星繞太陽做勻速圓周運(yùn)動的向心力，由太陽對行星的引力來提供追尋牛頓的足跡月地檢驗?zāi)康模?/p>

驗證地球?qū)Φ孛嫔咸O果的引力地球?qū)υ虑虻囊ψ裱悸罚?/p>

1.假定猜想成立，理論推導(dǎo)

2.實(shí)際測量、計算。

理論分析與測算結(jié)果一致則假設(shè)成立；不一致則假設(shè)就不成立地球?qū)μO果的引力:

先假定猜想成立─理論推導(dǎo)蘋果下落的加速度:月地檢驗FrO地球?qū)υ虑虻囊?

月球繞地球公轉(zhuǎn)的加速度：在牛頓的時代，已能比較精確測定：月球與地球的距離3.8×108m月球公轉(zhuǎn)周期T=27.3天地球的自由落體加速度

g=9.8m/s2求月球公轉(zhuǎn)的向心加速度即月球公轉(zhuǎn)軌道半徑

r=3.8×108m實(shí)際測量FrO即結(jié)果一致！解：月地檢驗地球?qū)Φ孛嫔咸O果的引力地球?qū)υ虑虻囊︱炞C結(jié)論是同一種性質(zhì)的力，都遵偱1.內(nèi)容：自然界中任何兩個物體都相互作用的引力，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.公式：(1)m1、m2──兩物體的質(zhì)量(2)r

──嚴(yán)格講，萬有引力定律只適用于兩質(zhì)點(diǎn)間的相互作用，故r指兩質(zhì)點(diǎn)間的距離；對質(zhì)量分布均勻的球體，指的是兩個球心間的距離；(3)G

──比例系數(shù)，叫引力常量，適用于任何物體，G

的國際單位萬有引力定律N·m2/kg2

3.萬有引力的理解(1)普遍性：任何兩個物體之間都存在引力（大到天體小到微觀粒子），萬有引力是自然界中物體間的基本相互作用之一。(2)相互性：萬有引力也是力的一種，力的作用是相互的，具有相互性，符合牛頓第三定律。

萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)是幾代科學(xué)家長期探索，研究的結(jié)果，牛頓是一個集大成者，他最終給出了在科學(xué)上具有劃時代意義的萬有引力定律，正如牛頓自己說，如果我曾經(jīng)看得遠(yuǎn)一些，那是因為我站在巨人肩膀上的緣故。萬有引力定律建立是第一次揭示物質(zhì)世界的一種基本相互作用規(guī)律，把地面上的運(yùn)動與天體的運(yùn)動統(tǒng)一起來，是人類認(rèn)識自然的歷史上是一座里程碑。不像以前人們認(rèn)為天體運(yùn)動隱藏著不可認(rèn)知的規(guī)律，牛頓的出色工作使人們建立了一個信念，人們有能力理解天體間的各種事物。引力常量G的測量實(shí)驗怎樣測量這個微小量？你有什么想法？1798年，英國物理學(xué)家卡文迪許巧妙地利用扭秤裝置，第一次在實(shí)驗室里對兩個鉛球間的引力大小

F做了精確測量和計算，比較準(zhǔn)確地測出了引力常量G的數(shù)值。rFrFmm′mm′引力常量G的測量實(shí)驗卡文笛許的扭秤設(shè)計巧妙之處:3.扭秤裝置把微小力轉(zhuǎn)化成力矩來反映；2.利用T型軸將小球受到的萬有引力作用效果進(jìn)行放大；4.扭轉(zhuǎn)角度（微小形變）通過光標(biāo)移動來放大。1.輕桿上固定小球而不是大球，可將懸絲做的更精細(xì)，從而提高了靈敏度；例1對質(zhì)量為m1

和m2

的兩個物體間的萬有引力表述式，下列說法正確的是A、公式中的G是引力常量，它是由實(shí)驗測出的，而不是人為規(guī)定的。B、當(dāng)兩物體的距離r趨于0時，萬有引力趨于無窮大。C、兩物體間的引力總是大小相等的，而與m1，m2

是否相等無關(guān)。D、兩物體的引力總是大小相等、方向相反的，是一對平衡力。課堂評價例2既然任何物體間都存在著引力，為什么當(dāng)兩個人接近時他們不會吸在一起?計算回答。

例3在宇宙天體中，大麥哲倫云的質(zhì)量為2.0x

1040kg.

小麥哲倫云的質(zhì)量為2.0x

1039kg.兩者相距約6.x

1014光年.求兩者之間的引力。(1光年≈1.0x

1016m)

3.萬有引力的理解(1)普遍性：任何兩個物體之間都存在引力（大到天體小到微觀粒子），萬有引力是自然界中物體間的基本相互作用之一。(2)相互性：萬有引力也是力的一種，力的作用是相互的，具有相互性，符合牛頓第三定律。(3)宏觀性：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，粒子間的萬有引力很不顯著，萬有引力可以忽略不計。