萬有引力定律 課件 新人教

萬有引力定律萬有引力定律是解釋物體之間相互吸引的物理定律。它是由艾薩克·牛頓在1687年提出的，是經(jīng)典物理學(xué)的基礎(chǔ)定律之一。引言11.萬有引力定律的重要性萬有引力定律是現(xiàn)代物理學(xué)的基礎(chǔ)理論之一，是解釋天體運(yùn)動(dòng)、潮汐現(xiàn)象等自然現(xiàn)象的關(guān)鍵。22.引言的目的本課件將深入介紹萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)、內(nèi)容、應(yīng)用和意義，并探討其對人類生活的影響。33.引言的背景從古代的哲學(xué)家到現(xiàn)代的物理學(xué)家，人們一直在探索宇宙的奧秘，萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)是人類對宇宙認(rèn)識的重大突破。萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)牛頓在1687年發(fā)表了《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》，其中包含了萬有引力定律的闡述。該定律解釋了地球上所有物體都受到引力的影響，并闡明了引力的作用機(jī)制和規(guī)律。1蘋果掉落牛頓觀察到蘋果從樹上掉落2月球繞地球牛頓思考月球繞地球運(yùn)行3萬有引力牛頓意識到地球和月球之間存在引力牛頓的生平艾薩克·牛頓是一位英國物理學(xué)家、數(shù)學(xué)家、天文學(xué)家、自然哲學(xué)家和煉金術(shù)士。他被廣泛認(rèn)為是有史以來最偉大的科學(xué)家之一，對科學(xué)革命做出了巨大貢獻(xiàn)。他于1643年1月4日出生在英格蘭林肯郡伍爾索普的一個(gè)農(nóng)民家庭。他從小就對自然現(xiàn)象非常著迷，并在劍橋大學(xué)學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)和物理。牛頓在1665年獲得了劍橋大學(xué)的碩士學(xué)位，并在1669年被任命為盧卡斯數(shù)學(xué)教授。他在劍橋大學(xué)工作了近30年，并在那里完成了他的許多重要科學(xué)發(fā)現(xiàn)。牛頓提出萬有引力定律的過程觀察蘋果落地傳說牛頓被蘋果砸到，引發(fā)了對地心引力的思考，開始了萬有引力定律的研究之路。觀察月球繞地球運(yùn)動(dòng)牛頓意識到，月球與蘋果受到相同的力，即引力，并推測這種力可能適用于所有天體。數(shù)學(xué)推導(dǎo)牛頓運(yùn)用微積分和力學(xué)原理，數(shù)學(xué)推導(dǎo)了萬有引力定律，描述了物體之間引力的規(guī)律。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證牛頓通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了萬有引力定律的正確性，并將其應(yīng)用于解釋行星運(yùn)動(dòng)、潮汐現(xiàn)象等。萬有引力定律的數(shù)學(xué)表達(dá)萬有引力定律是牛頓在研究天體運(yùn)動(dòng)時(shí)發(fā)現(xiàn)的，它描述了兩個(gè)物體之間的引力大小與它們的質(zhì)量成正比，與它們之間距離的平方成反比。F引力兩個(gè)物體之間的引力大小G引力常數(shù)一個(gè)常數(shù)，約為6.674×10^-11N·m^2/kg^2m1質(zhì)量第一個(gè)物體的質(zhì)量m2質(zhì)量第二個(gè)物體的質(zhì)量萬有引力定律可以用公式表示為：F=G*m1*m2/r^2，其中F是引力大小，G是引力常數(shù)，m1和m2是兩個(gè)物體的質(zhì)量，r是兩個(gè)物體之間的距離。引力常數(shù)和單位引力常數(shù)用G表示，是一個(gè)基本物理常數(shù)，它描述了宇宙中任何兩個(gè)物體之間的引力大小。引力常數(shù)的值約為6.674×10-11N·m2/kg2。單位牛頓·米2/千克2（N·m2/kg2）。萬有引力的形式物體間的相互吸引兩個(gè)物體之間存在相互吸引的力，我們稱之為萬有引力，這是最常見的引力形式。天體之間的相互吸引地球和月球之間也存在著相互吸引的力，這使得月球繞著地球轉(zhuǎn)動(dòng)。宇宙尺度的引力宇宙中的星系、恒星和行星都受到萬有引力的影響，它們相互吸引并維持著宇宙的結(jié)構(gòu)。萬有引力的普遍性萬有引力是宇宙中最基本的一種力，它作用于任何具有質(zhì)量的物體。萬有引力的特點(diǎn)普遍性宇宙中任何兩個(gè)物體之間都存在萬有引力，這是一種普遍存在的力。相互性萬有引力是相互的，物體之間互相吸引，引力大小與質(zhì)量成正比。長程性萬有引力的作用范圍無限遠(yuǎn)，即使距離很遠(yuǎn)，兩個(gè)物體之間仍然存在引力。弱力性萬有引力是自然界中最弱的力，但它在宇宙尺度上發(fā)揮著重要作用。萬有引力定律的局限性只適用于宏觀物體萬有引力定律不適用于微觀世界，例如原子和分子之間的相互作用。無法解釋宇宙加速膨脹萬有引力定律無法解釋宇宙的加速膨脹現(xiàn)象，需要引入暗能量的概念。忽略引力波效應(yīng)萬有引力定律沒有考慮引力波的存在，而引力波是時(shí)空彎曲的波動(dòng)，會(huì)影響物體的運(yùn)動(dòng)。牛頓第一定律-慣性定律1定義物體保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)2前提不受外力或合外力為零3例子靜止的書本，勻速行駛的汽車牛頓第一定律描述了物體在不受外力作用時(shí)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。當(dāng)物體不受任何外力作用時(shí)，它將保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。例如，靜止在桌面上的書本如果沒有受到外力，它將一直保持靜止?fàn)顟B(tài)。同樣，一輛在平坦公路上勻速行駛的汽車，如果不受外力作用，它將一直保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。牛頓第二定律-力與加速度的關(guān)系1力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因力可以使物體加速、減速或改變運(yùn)動(dòng)方向。2加速度與力成正比力越大，加速度越大；力越小，加速度越小。3加速度與質(zhì)量成反比質(zhì)量越大，加速度越??；質(zhì)量越小，加速度越大。牛頓第三定律-作用力與反作用力作用力物體A對物體B施加力的同時(shí)，物體B也對物體A施加力。反作用力這兩個(gè)力大小相等，方向相反，作用在不同的物體上。大小相等作用力與反作用力的大小總是相等的。方向相反作用力與反作用力的方向總是相反的。不同物體作用力與反作用力作用在不同的物體上。質(zhì)量和重量的區(qū)別1質(zhì)量物體的質(zhì)量是一個(gè)固有屬性，表示物體包含物質(zhì)的多少。2重量重量是物體受到地球引力作用的大小，它會(huì)隨著位置而變化。3質(zhì)量和重量的區(qū)別質(zhì)量是物體的固有屬性，而重量是物體受到引力作用的結(jié)果。慣性質(zhì)量和引力質(zhì)量的關(guān)系1慣性質(zhì)量物體抵抗運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變的程度。2引力質(zhì)量物體產(chǎn)生引力的強(qiáng)弱程度。3實(shí)驗(yàn)結(jié)果慣性質(zhì)量和引力質(zhì)量數(shù)值相等。慣性質(zhì)量反映了物體對力的響應(yīng)，引力質(zhì)量反映了物體產(chǎn)生引力的能力。盡管概念不同，但實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，這兩個(gè)質(zhì)量在數(shù)值上是相等的。也就是說，一個(gè)物體的抵抗運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變的程度與它產(chǎn)生引力的能力成正比。質(zhì)量和重量的換算質(zhì)量重量物體包含的物質(zhì)數(shù)量物體受到的重力單位：千克（kg）單位：牛頓（N）是固有屬性隨重力加速度而變化重量等于質(zhì)量乘以重力加速度。例如，在地球上，重力加速度約為9.8m/s2，質(zhì)量為1千克的物體重量約為9.8牛頓。行星運(yùn)動(dòng)定律1開普勒三大定律描述行星運(yùn)動(dòng)規(guī)律2第一定律行星軌道為橢圓3第二定律面積速度守恒4第三定律周期平方與半長軸立方成正比開普勒三大定律是描述行星運(yùn)動(dòng)規(guī)律的定律，由德國天文學(xué)家開普勒在觀察大量天文數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上總結(jié)得出。三大定律分別描述了行星軌道的形狀、行星運(yùn)動(dòng)速度和軌道周期與半長軸之間的關(guān)系。開普勒第一定律-橢圓軌道1行星軌道形狀開普勒第一定律指出，行星繞太陽運(yùn)行的軌道不是完美的圓形，而是橢圓形。2太陽的位置太陽位于橢圓軌道的其中一個(gè)焦點(diǎn)上，而不是橢圓的中心。3軌道半長軸橢圓軌道有兩個(gè)半軸，分別是長半軸和短半軸。長半軸是橢圓中心到長軸端點(diǎn)的距離。開普勒第二定律-面積速率定律行星運(yùn)動(dòng)行星圍繞太陽運(yùn)動(dòng)，它們的速度并非恒定不變。面積速率行星和太陽的連線在相等時(shí)間內(nèi)掃過的面積相等。速度變化行星在近日點(diǎn)速度最快，在遠(yuǎn)日點(diǎn)速度最慢。軌道行星的軌道并非完美的圓形，而是橢圓形，太陽位于橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上。開普勒第三定律1周期-半徑三次方成正比行星軌道周期平方與軌道半長軸立方成正比2數(shù)學(xué)公式T2/a3=常數(shù)3應(yīng)用計(jì)算行星軌道周期和半長軸4意義揭示行星運(yùn)動(dòng)規(guī)律開普勒第三定律是行星運(yùn)動(dòng)的三大定律之一，它揭示了行星軌道周期和軌道半長軸之間的關(guān)系。該定律表明，行星軌道周期平方與軌道半長軸立方成正比，這個(gè)比例常數(shù)對于太陽系中的所有行星都是相同的。引力場定義引力場是任何有質(zhì)量物體周圍的空間區(qū)域。在這個(gè)區(qū)域內(nèi)，任何其他物體都會(huì)受到引力的影響。特性引力場的大小和方向由該物體質(zhì)量和距離決定。質(zhì)量越大，引力場越強(qiáng)；距離越遠(yuǎn)，引力場越弱。表現(xiàn)引力場通過引力勢能來體現(xiàn)。一個(gè)物體在引力場中，其引力勢能取決于它的位置和質(zhì)量。引力勢能引力勢能的定義物體由于處在引力場中而具有的能量，稱為引力勢能。物體的位置越高，引力勢能就越大。計(jì)算公式引力勢能的計(jì)算公式為：Ep=mgh，其中m為物體的質(zhì)量，g為重力加速度，h為物體的高度。勢能轉(zhuǎn)化引力勢能可以轉(zhuǎn)化為其他形式的能量，例如動(dòng)能和熱能。引力勢能與動(dòng)能的關(guān)系1引力勢能物體由于在地球引力場中具有高度而具有的能量，也叫重力勢能。2動(dòng)能物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能量，與物體的質(zhì)量和速度的平方成正比。3相互轉(zhuǎn)化引力勢能和動(dòng)能可以相互轉(zhuǎn)化，例如物體從高處落下，引力勢能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能；物體向上拋起，動(dòng)能轉(zhuǎn)化為引力勢能。引力對物體運(yùn)動(dòng)的影響行星的運(yùn)行太陽的引力使地球圍繞太陽公轉(zhuǎn)，形成一年四季的變化。物體的自由落體在地球引力的作用下，物體從高處落下，速度會(huì)越來越快。潮汐的產(chǎn)生月球的引力對地球上的海水產(chǎn)生潮汐現(xiàn)象，形成漲潮和落潮。引力加速度引力加速度是指由于地球引力而產(chǎn)生的加速度，通常用字母g表示，其大小約為9.8m/s2。這意味著，在沒有空氣阻力的情況下，任何物體在地球表面附近自由下落時(shí)，其速度每秒都會(huì)增加9.8米。引力加速度是一個(gè)常數(shù)，與物體的質(zhì)量無關(guān)，但會(huì)隨著地球表面高度的增加而略微減小。質(zhì)量越大引力越大質(zhì)量與引力關(guān)系質(zhì)量是物體所含物質(zhì)的多少，引力是物體之間相互吸引的力。質(zhì)量越大，意味著物體所含物質(zhì)越多，因此引力也越大。舉例說明地球的質(zhì)量比月球大得多，所以地球?qū)υ虑虻囊Ρ仍虑驅(qū)Φ厍虻囊Ω?，因此月球圍繞著地球旋轉(zhuǎn)。距離越近引力越大距離對引力的影響萬有引力與距離的平方成反比。距離越小，引力越大。地球與月亮地球和月亮之間存在著引力，距離越近，引力越大。因此，月球繞著地球運(yùn)行。蘋果和地球一個(gè)蘋果落到地上，這是因?yàn)榈厍驅(qū)μO果的引力，由于距離很小，所以引力很大。太陽系中的行星太陽系中的行星受到太陽的引力作用，距離越近的行星受到的引力越大，繞太陽公轉(zhuǎn)的速度也越快。距離越遠(yuǎn)引力越小距離與引力的關(guān)系引力隨著距離的平方成反比減小，距離越遠(yuǎn)，引力越小。太陽引力與地球距離地球繞太陽運(yùn)行，受到太陽引力的影響，而地球距離太陽較遠(yuǎn)，所以受到的引力相對較小。兩個(gè)物體間的引力兩個(gè)物體之間的引力隨著距離的增大而減小，距離越遠(yuǎn)，引力越弱。引力對人類生活的影響地球的形狀地球是一個(gè)球體，這是由于引力的作用。引力使地球上的所有物質(zhì)都朝地心集中，形