萬有引力定律課件高一下學期物理人教版2

第二節(jié)萬有引力定律第七章

萬有引力與宇宙航行學習目標1新課講解3新課導入2經典例題4課堂練習5本課小結6目錄學習目標1.知道太陽對行星的引力提供了行星做圓周運動的向心力，能利用開普勒第三定律、牛頓運動定律推導出太陽與行星之間引力的表達式。2.了解月—地檢驗的內容和作用。3.理解萬有引力定律的內容、含義及適用條件。4.認識引力常量測定的重要意義，能應用萬有引力定律解決實際問題。復習回顧所有行星都分別在大小不同的橢圓軌道上圍繞太陽運動，太陽是在這些橢圓的一個焦點上;對每個行星來說，行星和太陽的連線在相等的時間內掃過的面積相等;開普勒第三定律——周期定律所有行星的橢圓軌道的半長軸的三次方跟公轉周期的二次方的比相等。開普勒第二定律——面積定律開普勒第一定律——軌道定律新課導入開普勒定律很好的描述了八大行星圍繞太陽運動軌道、周期和快慢，人們開始思考為什么行星繞太陽運動？行星運動是由于太陽磁力吸引的緣故，磁力與距離成反比。開普勒伽利略行星的運動與地面物體的運動遵從不同的規(guī)律，行星運動是“慣性”自行維持的。笛卡兒宇宙由不停旋轉著的微粒所組成，微粒的運動形成漩渦。太陽和行星在各自的漩渦中。行星的漩渦帶動衛(wèi)星運動，太陽的漩渦帶動行星和衛(wèi)星一起運動。胡克行星繞太陽運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，它所受引力的大小跟行星到太陽的距離的二次方成反比。牛頓認為以任何方式改變速度（包括改變速度的方向）都需要力。這就是說，使行星沿圓或橢圓運動，需要指向圓心或橢圓焦點的力，這個力應該就是太陽對它的引力。能不能求出這個引力的大小和方向呢？新課講解一、行星與太陽間的引力(1)勻速圓周運動模型：行星繞太陽做橢圓運動的軌跡的兩個焦點靠得很近，行星的運動軌跡非常接近圓，所以將行星的運動看成以太陽為圓心的勻速圓周運動。(2)太陽對行星的引力提供行星做圓周運動的向心力。太陽行星a行星r簡化問題太陽對行星的引力（行星所受向心力的方向）

行星繞太陽的運動可以看做勻速圓周運動，行星做勻速圓周運動時，受到一個指向圓心（太陽）的引力，正是這個力提供了勻速圓周運動所需的向心力，由此可推知太陽與行星間引力的方向沿著二者的連線。那這個力大小有什么樣定量關系？太陽行星rvF向心力太陽行星rvF向心力

太陽對行星的引力提供作為向心力，那這個力大小有什么樣定量關系？設太陽質量為M，行星質量為m，軌道半徑為r，行星做勻速圓周運動的線速度為v，周期為T。問題消去v消去T環(huán)繞星體質量軌道半徑太陽對行星的引力跟行星的質量成正比，

與行星、太陽距離的二次方成反比

。太陽行星rvF向心力

太陽對行星的引力提供作為向心力，那這個力大小有什么樣定量關系？設太陽質量為M，行星質量為m，軌道半徑為r，行星做勻速圓周運動的線速度為v，周期為T。問題類比法牛三牛三F和F′是一對作用力和反作用力，那么可以得出F大小跟太陽質量M、行星質量m的關系式有什么關系？G為比例系數(shù)，與太陽、行星無關。方向：沿著太陽與行星間的連線。二、月—地檢驗地球繞太陽運動，月球繞地球運動，它們之間的作用力是同一種性質的力嗎？這種力與地球對樹上蘋果的吸引力也是同一種性質的力嗎？牛頓的思考：目的：檢驗維持月球繞地球運動的力與使物體下落的力是同一種性質力，都遵從“平方反比”的規(guī)律。地球對月球的引力:

月球繞地球公轉的加速度：1、先假定地球對月球的引力和太陽與行星間的作用力是同一種力.地球對蘋果的引力:

2、假設地球對蘋果的吸引力也是同一種力蘋果下落的加速度:月球軌道半徑：r≈60R

【事實檢驗】請根據(jù)天文觀測數(shù)據(jù)（事實）計算月球所在處的向心加速度：當時，已能準確測量的量有：（即事實）地球表面附近的重力加速度：g=9.8m/s2，地球半徑：

R=6.4×106m，月亮的公轉周期：T=27.3天≈2.36×106s，月亮軌道半徑：

r=3.8×108m≈60R

兩者十分接近，為牛頓的假想提供了有力的事實根據(jù)。月——地檢驗表明：地面物體所受地球的引力，與月球所受地球的引力，是同一種性質的力。三、萬有引力定律1.內容：自然界中任何兩個物體都相互吸引，引力的方向在它們的連線上，引力的大小F與物體的質量m1和m2的乘積成正比，與它們的距離r的二次方成反比.2.公式：m1、m2---兩物體的質量r---兩物體間的距離，對于質量分布均勻的球體，r為兩個球心之間的距離.G---比例系數(shù)，叫引力常量，適用于任何物體.G在數(shù)值上等于兩個質量都是1kg的物體相距1m時的相互作用力。1686年牛頓發(fā)現(xiàn)萬有引力定律后，卻無法算出兩個天體間的引力大小。100多年以后，英國物理學家卡文迪許利用扭秤裝置，第一次比較準確地測出了引力常量。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：任何兩物體間的相互引力，都是一對作用力和反作用力，符合牛頓第三定律。萬有引力也是力的一種，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。在分析地球表面物體受力時，也不考慮其他物體對它的萬有引力(4)獨立性：萬有引力的大小只與它們的質量和距離有關，與其他的因素均無關。不管它們之間是否還有其他作用力。4.萬有引力公式的適用條件（1）兩質點間（兩物體間距遠大于物體的線度）（2）兩均質球體間（r為兩球球心間的距離）5.發(fā)現(xiàn)萬有引力定律的重要意義:

揭示了地面上物體運動的規(guī)律和天體上物體的運動遵從同一規(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,解放了人們的思想,給人們探索自然的奧秘建立了極大信心,對后來的物理學、天文學的發(fā)展具有深遠的影響。經典例題1.判斷下列說法的正誤.(1)萬有引力不僅存在于天體之間，也存在于普通物體之間.(

)(2)牛頓發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律，并測出了引力常量.(

)(3)質量一定的兩個物體，若距離無限小，它們間的萬有引力趨于無限大.(

)(4)由于太陽質量大，太陽對行星的引力大于行星對太陽的引力.(

)√×××ACD當堂檢測1．下列科學家中，用扭秤實驗測出引力常數(shù)數(shù)值的是(

)A．牛頓 B．愛因斯坦C．卡文迪什 D．伽利略【答案】C【解析】牛頓提出了萬有引力定律，但沒有測出引力常量，英國物理學家卡文迪什利用扭秤實驗測出了引力常量的大小，故C正確．2.(多選)如圖4所示，P、Q是質量均為m的兩個質點，分別置于地球表面不同緯度上，如果把地球看成是一個質量分布均勻的球體，P、Q兩質點隨地球自轉做勻速圓周運動，則下列說法正確的是A.P、Q受地球引力大小相等B.P、Q做圓周運動的向心力大小相等C.P、Q做圓周運動的角速度大小相等D.P、Q兩