物理必修2萬(wàn)有引力定律上課課件

1、6.3萬(wàn)有引力定律是什么原因使行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)呢是什么原因使行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)呢？伽利略伽利略笛卡爾笛卡爾胡克胡克哈雷哈雷牛牛 頓頓 下面就讓我們踏著牛頓探索的足跡下面就讓我們踏著牛頓探索的足跡,經(jīng)歷一經(jīng)歷一次發(fā)現(xiàn)萬(wàn)有引力定律的過(guò)程吧！次發(fā)現(xiàn)萬(wàn)有引力定律的過(guò)程吧！ 由此猜想：蘋(píng)果受到的重力和月球受到的引由此猜想：蘋(píng)果受到的重力和月球受到的引力可能就是同一性質(zhì)的力。力可能就是同一性質(zhì)的力。 是否任意兩個(gè)物體之間都存在相互的吸引力呢？是否任意兩個(gè)物體之間都存在相互的吸引力呢？ 牛頓在前人研究的基礎(chǔ)上，經(jīng)過(guò)一系列的牛頓在前人研究的基礎(chǔ)上，經(jīng)過(guò)一系列的想象、假設(shè)、理想實(shí)驗(yàn)、類(lèi)比、歸納，總想象、假設(shè)、理想實(shí)驗(yàn)

2、、類(lèi)比、歸納，總結(jié)了地球?qū)Φ孛嫔系奈矬w的引力、太陽(yáng)對(duì)結(jié)了地球?qū)Φ孛嫔系奈矬w的引力、太陽(yáng)對(duì)行星的引力、以及行星對(duì)衛(wèi)星的引力，都行星的引力、以及行星對(duì)衛(wèi)星的引力，都遵守相同的規(guī)律，是同一性質(zhì)的力。牛頓遵守相同的規(guī)律，是同一性質(zhì)的力。牛頓把這種引力規(guī)律做了推廣，終于發(fā)現(xiàn)了萬(wàn)把這種引力規(guī)律做了推廣，終于發(fā)現(xiàn)了萬(wàn)有引力定律，發(fā)表于他有引力定律，發(fā)表于他1687年出版的年出版的自自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理中。中。Rr“月月地地”檢驗(yàn)示意圖檢驗(yàn)示意圖牛頓猜測(cè)：太陽(yáng)與行星間、牛頓猜測(cè)：太陽(yáng)與行星間、地球與蘋(píng)果間、地球與月地球與蘋(píng)果間、地球與月亮間的力是不是同一種力亮間的力是不是同一種力呢？呢？牛頓（牛

3、頓（16431727 ）英國(guó)科學(xué)家英國(guó)科學(xué)家于是牛頓就作了非常著于是牛頓就作了非常著名的名的“月月-地地”檢驗(yàn)檢驗(yàn).目的：檢驗(yàn)地面上的重力與地球吸引月球是否是同一性質(zhì)的力？目的：檢驗(yàn)地面上的重力與地球吸引月球是否是同一性質(zhì)的力？牛頓月地檢驗(yàn)的基本思路：牛頓月地檢驗(yàn)的基本思路：假設(shè)假設(shè)維持月球繞地球運(yùn)動(dòng)的力以及地面物體所受的引力和太陽(yáng)與行星維持月球繞地球運(yùn)動(dòng)的力以及地面物體所受的引力和太陽(yáng)與行星之間的力遵循同一規(guī)律。（已知月球軌道半徑之間的力遵循同一規(guī)律。（已知月球軌道半徑r是地球半徑是地球半徑R的的60倍倍 ） （1）將物體放在地球表面上所受引力為：將物體放在地球表面上所受引力為：月地檢驗(yàn)月地

4、檢驗(yàn) 21RGMmF （2）將物體放在月球軌道上所受引力為：）將物體放在月球軌道上所受引力為： 22rGMmF （3）兩者比值：）兩者比值：22212601rRFF2601ga物體在月球軌道上運(yùn)動(dòng)的加速度物體在月球軌道上運(yùn)動(dòng)的加速度a與地球表面的加速度與地球表面的加速度g之比之比為：為：232/1072. 2601smga（4）當(dāng)時(shí)已經(jīng)比較精確地測(cè)定月球與地球的距離）當(dāng)時(shí)已經(jīng)比較精確地測(cè)定月球與地球的距離r384400km、月球的公轉(zhuǎn)周期為、月球的公轉(zhuǎn)周期為27.3天。我們天。我們想一個(gè)可行的方法，測(cè)出月球軌道上某物體的加速想一個(gè)可行的方法，測(cè)出月球軌道上某物體的加速度。度。 結(jié)論：地面物體所

5、受地球的引力、月球結(jié)論：地面物體所受地球的引力、月球繞地球運(yùn)動(dòng)所受的引力，與太陽(yáng)、行星繞地球運(yùn)動(dòng)所受的引力，與太陽(yáng)、行星間的引力遵循同一規(guī)律間的引力遵循同一規(guī)律。 （2）公式表示：）公式表示： 122m mFGr（3 3）引力常量）引力常量G G 適用于任何兩個(gè)物體適用于任何兩個(gè)物體; ;它在數(shù)值上它在數(shù)值上等于兩個(gè)質(zhì)量都是等于兩個(gè)質(zhì)量都是1kg1kg的物體相距的物體相距1m1m時(shí)的相互作用時(shí)的相互作用力力. .萬(wàn)有引力定律只適用質(zhì)點(diǎn)間引力大小的計(jì)算萬(wàn)有引力定律只適用質(zhì)點(diǎn)間引力大小的計(jì)算. . 當(dāng)兩物體是質(zhì)量均勻分布的球體時(shí)當(dāng)兩物體是質(zhì)量均勻分布的球體時(shí), ,式中的式中的r r是指兩是指兩球心

6、間距離球心間距離. .若物體不能視為質(zhì)點(diǎn)若物體不能視為質(zhì)點(diǎn), ,則可把每一個(gè)物體視為若干則可把每一個(gè)物體視為若干個(gè)質(zhì)點(diǎn)的集合個(gè)質(zhì)點(diǎn)的集合, ,然后按定律求出各質(zhì)點(diǎn)間的引力然后按定律求出各質(zhì)點(diǎn)間的引力, ,再矢再矢量合成合力量合成合力. .應(yīng)用時(shí)注意：應(yīng)用時(shí)注意：1普遍性普遍性:任何物體之間都存在任何物體之間都存在. 2相互性相互性:符合牛頓第三定律符合牛頓第三定律. 3宏觀性宏觀性:只對(duì)宏觀物體有意義只對(duì)宏觀物體有意義.觀察獲得規(guī)律觀察獲得規(guī)律得到萬(wàn)有引力定律得到萬(wàn)有引力定律猜想原因猜想原因數(shù)學(xué)演繹得到規(guī)律數(shù)學(xué)演繹得到規(guī)律進(jìn)一步猜想進(jìn)一步猜想猜想得到檢驗(yàn)猜想得到檢驗(yàn)更大膽的猜想更大膽的猜想我不

7、知道世人怎樣看我，但我自己以為我不過(guò)像一個(gè)在海邊玩耍的孩子，不時(shí)為發(fā)現(xiàn)比尋常更為美麗的一塊卵石或一片貝殼而沾沾自喜，至于展現(xiàn)在我面前的浩翰的真理海洋，卻全然沒(méi)有發(fā)現(xiàn)。-牛頓DrFrFmmmm扭秤實(shí)驗(yàn)的物理思想和科學(xué)方法：扭秤裝置把微小力扭秤實(shí)驗(yàn)的物理思想和科學(xué)方法：扭秤裝置把微小力轉(zhuǎn)變成力矩來(lái)反映，扭轉(zhuǎn)角度又通過(guò)光標(biāo)的移動(dòng)來(lái)反轉(zhuǎn)變成力矩來(lái)反映，扭轉(zhuǎn)角度又通過(guò)光標(biāo)的移動(dòng)來(lái)反映從而確定物體間的萬(wàn)有引力映從而確定物體間的萬(wàn)有引力。第一個(gè)稱(chēng)量地球的卡文迪許第一個(gè)稱(chēng)量地球的卡文迪許11226.6725910./GN mkg11226.6710./GN mkg標(biāo)準(zhǔn)值:常用值:122m mFGrG值的物理含

8、義：值的物理含義： 兩個(gè)質(zhì)量為兩個(gè)質(zhì)量為1kg的物體相距的物體相距1m時(shí)，時(shí)，它們之間萬(wàn)有引力為它們之間萬(wàn)有引力為6.6710-11 N測(cè)出測(cè)出G值的值的意義：意義： 證明萬(wàn)有引力定律的正確；證明萬(wàn)有引力定律的正確；開(kāi)創(chuàng)了微開(kāi)創(chuàng)了微小量測(cè)量的先河，使科學(xué)放大思想得到推小量測(cè)量的先河，使科學(xué)放大思想得到推廣；廣； 卡文迪許被稱(chēng)為卡文迪許被稱(chēng)為“第一個(gè)稱(chēng)量地球質(zhì)第一個(gè)稱(chēng)量地球質(zhì)量的人量的人”！ 一粒芝麻重的幾千分之一一粒芝麻重的幾千分之一假設(shè)質(zhì)量分別是50Kg,間距為0.5m.- -1 11 11 12 22 22 2- -7 7m m m m5 50 05 50 0解解: :F F= = G G

9、= = 6 6. . 6 67 71 10 0N Nr r0 0. . 5 5= = 6 6. . 6 67 71 10 0 N N 1 1N N試估算同桌的兩位同學(xué)之間的萬(wàn)有引力.說(shuō)明：說(shuō)明： 一般物體間的萬(wàn)有引力可忽略不計(jì)，天體間一般物體間的萬(wàn)有引力可忽略不計(jì)，天體間的萬(wàn)有引力則決定了天體的運(yùn)動(dòng)。的萬(wàn)有引力則決定了天體的運(yùn)動(dòng)。G Gm m m m1 12 2r r2 2G Gm m m m1 12 2r r2 21 1G Gm m m m1 12 2r r2 21 1+ +r r( () )2 2G Gm m m m1 12 2r r2 21 1+ +r r( () )2 2+ +r rr rm m1 1m m2 2r r1 12 2r rD對(duì)于質(zhì)量分布均勻的球體之間對(duì)于質(zhì)量分布均勻的球體之間,無(wú)論距無(wú)論距離遠(yuǎn)近都可以視為質(zhì)點(diǎn)用公式計(jì)算離遠(yuǎn)近都可以視為質(zhì)點(diǎn)用公式計(jì)算.F萬(wàn)萬(wàn)F1GNSO O1 1A零零B無(wú)窮大無(wú)窮大D無(wú)法確定無(wú)法確定C2RMmG解析：地心周?chē)奈矬w對(duì)放到地心處的物體解析：地心周?chē)奈矬w對(duì)放到地心處的物體的萬(wàn)有引力的合力為零，所以選項(xiàng)的萬(wàn)有引力的合力為零，所以選項(xiàng)A正