高中物理 6.3《萬(wàn)有引力定律》課件 新人教版必修2.ppt

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1、,第六章 萬(wàn)有引力定律,第 3 節(jié)：萬(wàn)有引力定律,,1. 了解萬(wàn)有引力定律得出的思路和過(guò)程。 2. 理解萬(wàn)有引力定律的含義，掌握用萬(wàn)有引力定律計(jì)算引力的方法。 3. 記住引力常量 G 并理解其內(nèi)涵。,導(dǎo)入新課：通過(guò)復(fù)習(xí)太陽(yáng)與行星間的引力，探究地球與月球、地球與地面上的物體之間的作用力是否與太陽(yáng)與行星間的作用力是同一性質(zhì)的力，從而得出了萬(wàn)有引力定律。由萬(wàn)有引力定律得到的一系列科學(xué)發(fā)現(xiàn)，不僅驗(yàn)證了萬(wàn)有引力定律的正確性，而且表明了自然界和自然規(guī)律是可以被認(rèn)識(shí)的。萬(wàn)有引力定律是所有有質(zhì)量的物體之間普遍遵循的規(guī)律，引力常量的測(cè)定不僅驗(yàn)證了萬(wàn)有引力定律的正確性，而且使得萬(wàn)有引力定律能進(jìn)行定量計(jì)算，顯示出真

2、正的實(shí)用價(jià)值。 教學(xué)過(guò)程中的關(guān)鍵是對(duì)萬(wàn)有引力定律公式的理解，知道公式的適用條件。教學(xué)中可靈活采用教學(xué)方法以便加深對(duì)知識(shí)的理解，比如講授法、討論法等。認(rèn)識(shí)卡文迪許實(shí)驗(yàn)的重要性，了解將直接測(cè)量轉(zhuǎn)化為間接測(cè)量這一科學(xué)研究中普遍采用的重要方法。 通過(guò)牛頓在前人的基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)萬(wàn)有引力的思想過(guò)程，說(shuō)明科學(xué)研究的長(zhǎng)期性、連續(xù)性及艱巨性。,是什么原因使行星繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)而沒(méi)有離開太陽(yáng)？,牛頓：太陽(yáng)對(duì)行星的引力使行星繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)不能飛離 太陽(yáng)。,,是什么原因使月球繞地球公轉(zhuǎn)而沒(méi)有離開地球？,人造衛(wèi)星繞地球公轉(zhuǎn)的原因呢？,地面上的物體，被拋出去后總要落回地面，是什么原因使物體不離開地球呢？,樹上熟透的蘋果掉下來(lái)落

3、到地面上,猜想： 地球?qū)υ虑虻囊κ乖虑蚶@地球公轉(zhuǎn)而不飛離 地球 地球?qū)Φ孛嫔咸O果的引力使蘋果不離開地球,一、萬(wàn)有引力的猜想,事實(shí)：太陽(yáng)對(duì)行星的引力使行星繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)而不飛離 太陽(yáng)。,太陽(yáng)對(duì)行星的引力 地球?qū)υ虑虻囊? 地球?qū)Φ孛嫔咸O果的引力,繼續(xù)猜想,也許是同一種力， 遵從相同規(guī)律,二、萬(wàn)有引力的檢驗(yàn),月 地檢驗(yàn),目的： 驗(yàn)證地球?qū)Φ孛嫔咸O果的引力 地球?qū)υ虑虻囊?遵循,思 路： 1. 假定猜想成立，理論推導(dǎo) 2. 實(shí)際測(cè)量,若二者結(jié)果一致則假設(shè)成立 若二者結(jié)果不一致則假設(shè)就不成立,,地球?qū)μO果的引力:,1. 先假定猜想成立 理論推導(dǎo),,,蘋

4、果下落的加速度:,月 地檢驗(yàn),地球?qū)υ虑虻囊?,月球繞地球公轉(zhuǎn)的加速度：,,,在牛頓的時(shí)代，已能比較精確測(cè)定： 月球與地球的距離 3.8108 m 月球公轉(zhuǎn)周期 T = 27.3天 地球的自由落體加速度 g = 9.8 m/s2 求月球公轉(zhuǎn)的向心加速度,實(shí)際測(cè)量計(jì)算與假設(shè)的理論推導(dǎo)結(jié)果一致！,,即月球公轉(zhuǎn)軌道半徑 r = 3.8108 m,2. 實(shí)際測(cè)量,,太陽(yáng)對(duì)行星的引力 地球?qū)υ虑虻囊? 地球?qū)Φ孛嫔咸O果的引力,驗(yàn)證結(jié)論,是同一種性質(zhì)的力， 都遵偱,問(wèn)題 1：地面上的兩個(gè)物體間是否存在引力？ 問(wèn)題 2：若地面上的兩個(gè)物體間存在引力，為何兩個(gè)物 體沒(méi)有在引力作用下緊靠在一起？,

5、宇宙中的一切物體間都有引力:,大膽設(shè)想,事實(shí)上，自然界中任何兩個(gè)有質(zhì)量的物體間都存在引力。1687 年牛頓發(fā)現(xiàn)萬(wàn)有引力定律。,1. 內(nèi)容：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. 公式：,(1) m1、m2 兩物體的質(zhì)量 (2) r 兩物體間的距離 (3) G 比例系數(shù)，叫引力常量，適用于任何物體，G 的國(guó)際單位 Nm2/kg2,三、萬(wàn)有引力定律,3. 萬(wàn)有引力的理解,(1) 普遍性：任何兩個(gè)物體之間都存在引力（大到天體小到微觀粒子），萬(wàn)有引力是自然界中物體間的基本相互作用之一。

6、,(2) 相互性：萬(wàn)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(wàn)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(wàn)有引力很不顯著，萬(wàn)有引力可以忽略不計(jì)。,(1) 理想情況：兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)間引力大小的計(jì)算,4. 公式 的適用條件,(2) 實(shí)際情況：若兩個(gè)物體間的距離遠(yuǎn)大于物體本身大小時(shí)，兩個(gè)物體可看成質(zhì)點(diǎn)。,如：太陽(yáng)與行星間 地球與月球間,r 為兩質(zhì)點(diǎn)間的距離,r 為兩天體中心的距離,(3) 質(zhì)量分布均勻的兩個(gè)球體，可視為質(zhì)量集中于球心。,r 為物體到地心的距離,r

7、 為兩球心間的距離,,,,,例1. 由公式 可知，當(dāng)兩物體之間的距離 時(shí)，兩個(gè)物體可視為質(zhì)點(diǎn)，公式適用，則兩物體之間的引力 ，這種觀點(diǎn)對(duì)嗎？,解：當(dāng)兩物體間距離 時(shí)，物體不能看成質(zhì)點(diǎn)， 公式 已不再適用。,牛頓發(fā)現(xiàn)萬(wàn)有引力定律 ，但卻無(wú)法算出兩個(gè)天體間的萬(wàn)有引力大小，因?yàn)樗恢酪ΤＡ?G 的值。,四、萬(wàn)有引力定律的檢驗(yàn),, 引力常量 G 的測(cè)量實(shí)驗(yàn),,1798 年，英國(guó)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(yàn)室里對(duì)兩個(gè)鉛球間的引力大小 F 做了精確測(cè)量和計(jì)算，比較準(zhǔn)確地測(cè)出了引力常量 G 的數(shù)值。,引力常量 G 的測(cè)量實(shí)驗(yàn),放大思

8、想,,,引力常量 G 的測(cè)量實(shí)驗(yàn),G 的含義表示兩質(zhì)量 m1 = m2 = 1 kg 的勻質(zhì)小球， 相距 r = 1 m 時(shí)萬(wàn)有引力的大小,引力常量通常取,測(cè)定引力常量 G 的重要意義,1. 用實(shí)驗(yàn)證明了萬(wàn)有引力的存在。 2. 使萬(wàn)有引力定律公式有了真正的實(shí)用價(jià)值。 可以計(jì)算天體間的引力大小，可間接計(jì)算天體的質(zhì)量、平均密度等 如：根據(jù)地球表面的重力加速度可以測(cè)定地球的質(zhì)量。,例2. 根據(jù)萬(wàn)有引力定律和牛頓第二定律說(shuō)明：開普勒第三定律 r 3/T 2 = k 中 k 是一個(gè)與行星無(wú)關(guān)，只與太陽(yáng)有關(guān)的常量。,,建立模型：行星繞太陽(yáng)近似做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。,由萬(wàn)有引力定律和牛頓第二定律得,可見，一般情況下兩人之間的引力很小，且小于它們與地面間的摩擦力，故兩人不會(huì)吸在一起；受力分析時(shí)可不考慮物體間引力。,1. 既然任何物體間都存在著引力，為什么當(dāng)兩個(gè)人接近時(shí)不會(huì)吸在一起？我們通常分析物體的受力時(shí)是否需要考慮物體間的萬(wàn)有引力？請(qǐng)你根據(jù)實(shí)際情況，應(yīng)用合理的數(shù)據(jù)，通過(guò)計(jì)算說(shuō)明以上兩個(gè)問(wèn)題。,假設(shè)兩個(gè)人均重 60 kg，相距 1 m，則有,2. 大麥哲倫云和小麥哲倫云是銀河系外離地球最近的星系(很遺憾，在北半球看不見)。大麥哲倫云的質(zhì)量為太陽(yáng)質(zhì)量 1010倍，即 2.01040 kg，小麥哲倫云的質(zhì)量為太陽(yáng)質(zhì)量的 109 倍，兩者相距 5104 光年，求它們間的引力。,萬(wàn)有引力的宏觀性,,