7.2 萬有引力定律課件高一物理人教版2019必修第二冊29

§2萬有引力定律高一物理（人教版2019）必修第二冊第七章

萬有引力與宇宙航行

各行星都圍繞太陽運(yùn)行，說明太陽與行星之間引力是使行星如此運(yùn)動的主要原因。引力的大小和方向能確定嗎？新課引入思考與討論：新課引入科學(xué)家們的探索：胡克

胡克等人認(rèn)為，行星繞太陽運(yùn)動是因?yàn)槭艿搅颂枌λ囊ΓC明了如果行星的軌道是圓形的，它所受的引力大小跟行星到太陽的距離的二次方成反比。但由于關(guān)于運(yùn)動和力的清晰概念是由牛頓建立的，當(dāng)時沒有這些概念，因此他們無法深入研究。新課引入科學(xué)家們的探索：牛頓

牛頓在前人對慣性研究的基礎(chǔ)上，開始思考“物體怎樣才會不沿直線運(yùn)動”這一問題，他的回答是：以任何方式改變速度，都需要力。使行星沿圓或橢圓運(yùn)動，需要指向圓心或橢圓焦點(diǎn)的力，這個力應(yīng)該是太陽對它的引力。太陽行星a行星r行星繞太陽做勻速圓周運(yùn)動1.模型建構(gòu)一、行星與太陽的引力簡化新課講授（1）若已知質(zhì)量為m的某行星繞太陽做勻速圓周運(yùn)動，軌道半徑為r，線速度為v，求太陽對行星的向心力。2.推導(dǎo)太陽對行星的引力一、行星與太陽的引力（2）天文觀測可得到行星的公轉(zhuǎn)周期T，線速度v與公轉(zhuǎn)周期T的關(guān)系是怎樣的？寫出用公轉(zhuǎn)周期T表示的向心力的表達(dá)式。新課講授（3）不同行星的公轉(zhuǎn)周期是不同的，引力跟太陽與行星間的距離關(guān)系的表達(dá)式中不應(yīng)出現(xiàn)周期T，如何消去周期T?消去T一、行星與太陽的引力2.推導(dǎo)太陽對行星的引力新課講授3.結(jié)論：（2）行星對太陽的引力跟太陽的質(zhì)量成正比，與行星、太陽之間的距離的二次方成反比.

F太陽Fˊ一、行星與太陽的引力（1）太陽對行星的引力跟行星的質(zhì)量成正比，與行星、太陽之間的距離的二次方成反比.即新課講授G為比例系數(shù)，與太陽、行星無關(guān)。（3）太陽與行星間引力的大小與太陽的質(zhì)量、行星的質(zhì)量成正比，與兩者距離的二次方成反比.方向：沿著太陽與行星間的連線作用力和反作用力一、行星與太陽的引力3.結(jié)論：新課講授為什么月球也不會飛離地球呢？月球和地球之間存在引力什么力使得蘋果不能離開地球?地球與蘋果的引力？

拉住月球使它繞地球運(yùn)動的力，與拉著蘋果使它下落的力，以及眾行星與太陽之間的作用力是不是同一種力，遵循相同的規(guī)律?重力？二、月-地檢驗(yàn)新課講授1.檢驗(yàn)?zāi)康模旱厍蚝驮虑蛑g的吸引力是否與地球吸引蘋果的力為同一種力．2.檢驗(yàn)原理：二、月-地檢驗(yàn)新課講授假設(shè)是同一性質(zhì)的力。根據(jù)牛頓第二定律得：蘋果自由落體加速度：月球繞地球做圓周運(yùn)動的向心加速度：由r＝60R得：下列是當(dāng)時可以測量的數(shù)據(jù)，如何證明地球表面的物體受力滿足“平方反比”的關(guān)系？地表重力加速度：g=9.8m/s2地球半徑：

R=6400×103m月亮周期：T=27.3天≈2.36×106s月亮軌道半徑：r≈60R=3.84×108m？計(jì)算驗(yàn)證：計(jì)算結(jié)果：新課講授3.數(shù)據(jù)表明，地面物體所受地球的引力，月球所受地球的引力，與太陽、行星間的引力，真的遵從相同的規(guī)律！我們的思想還可以更加解放！是否宇宙中任意兩個物體之間都有這樣的力呢?新課講授二、月-地檢驗(yàn)3.公式：1.內(nèi)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，引力的大小與物體的質(zhì)量m1和m2

的乘積成正比,與它們之間距離的二次方成反比.2.方向：在兩物體的連線上.三、萬有引力定律新課講授4．萬有引力定律的適用條件：（1）萬有引力定律公式適用于質(zhì)點(diǎn)之間的引力大小的計(jì)算。（2）對于實(shí)際物體間的相互作用，當(dāng)兩個物體間的距離遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于物體本身的大?。ㄎ矬w可視為質(zhì)點(diǎn)）時也適用。（3）兩個質(zhì)量分布均勻的球體間的引力大小可用萬有引力定律公式求解，公式中的r為兩球心之間的距離。新課講授三、萬有引力定律m1m2r新課講授思考討論：

某同學(xué)認(rèn)為兩只小貓距離非常近時，根據(jù)公式F=得出：r→0時，F(xiàn)→∞。你認(rèn)為這位同學(xué)的想法正確嗎？為什么？5．萬有引力定律的特性：（1）普遍性：萬有引力存在于宇宙中任何有質(zhì)量的物體之間。（2）相互性：兩個物體間相互作用的引力是一對作用力和反作用力，符合力的相互作用。（3）宏觀性：天體間萬有引力較大，它是支配天體運(yùn)動的原因。地面物體間、微觀粒子間的萬有引力微小，不足以影響物體的運(yùn)動，故常忽略不計(jì)。（4）特殊性：兩個物體間的萬有引力只與它們本身的質(zhì)量有關(guān)，與它們之間的距離有關(guān)，與所在空間的性質(zhì)無關(guān)。三、萬有引力定律新課講授新課講授三、萬有引力定律6.萬有引力定律的意義：

揭示了地面上物體運(yùn)動的規(guī)律和天體上物體的運(yùn)動遵從同一規(guī)律，讓人們認(rèn)識到天體上物體的運(yùn)動規(guī)律也是可以認(rèn)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(xué)、天文學(xué)的發(fā)展具有深遠(yuǎn)的影響。新課講授三、萬有引力定律7.牛頓的遺憾：

牛頓得出了萬有引力與物體質(zhì)量及它們之間距離的關(guān)系，但卻無法算出兩個天體之間萬有引力的大小，因?yàn)樗恢酪ΤＡ縂的值。四、引力常量新課講授1.引力常量G的測定：卡文迪許扭秤裝置卡文迪許2.引力常量單位與大?。?）單位：（2）大小：四、引力常量新課講授3.引力常量數(shù)值測定的意義引力常量的普適性成了萬有引力定律正確性的有力證據(jù)。D課堂練習(xí)課堂練習(xí)2．關(guān)于萬有引力常量G，下列說法中正確的是（）A．人們?yōu)榱擞?jì)算引力大小，規(guī)定了G值 B．在不同的星球上，G的數(shù)值不一樣C．G值由卡文迪許通過扭秤實(shí)驗(yàn)測定 D．G值由牛頓通過理論計(jì)算得C課堂練習(xí)【答案】C【詳解】G的數(shù)值是卡文迪許通過扭秤實(shí)驗(yàn)測定的，在不同星球上，G的數(shù)值一樣。故選C。課堂練習(xí)C課堂練習(xí)課堂練習(xí)4．關(guān)于萬有引力定律的建立，下列說法中不正確的是（）A．牛頓將天體間引力作用的規(guī)律推廣到自然界中的任意兩個物體間B．引力常量G的大小是牛頓根據(jù)大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出的C．“月-地檢驗(yàn)”表明地面物體所受地球引力與月球所受地球引力遵從同樣的規(guī)律D．“月-地檢驗(yàn)”表明物體在地球上受到地球?qū)λ囊κ撬谠虑蛏鲜艿皆虑驅(qū)λ囊Φ?02倍BD課堂練習(xí)【答案】BD【