課件萬有引力定律 課件-2022-2023學年高一下學期物理人教版（2019）必修 第二冊

必修二第七章7.2萬有引力定律各行星圍繞太陽運行，太陽與行星之間的引力是使行星如此運動的主要原因。引力的大小和方向能確定嗎？勻速圓周運動新課引入開普勒伽利略笛卡爾是什么力量使行星繞太陽運動？新課引入胡克（牛頓的領(lǐng)導）牛頓使行星沿圓或橢圓運動，需要指向圓心或橢圓焦點的力，這個力就是太陽對它的引力。思考：這個引力的表達式是怎樣的呢？新課引入太陽行星rF引橢圓運動勻速圓周運動受力分析的合力=運動分析得來的力太陽對行星的吸引力，提供向心力太陽與行星之間的引力天文觀測難以直接得到行星運動的速度v，但可得到行星公轉(zhuǎn)的周期T，它們之間的關(guān)系為代入上式可得到由開普勒第三定律可知于是向心力的表達式可變?yōu)樘柵c行星之間的引力行星太陽MrF引勻速圓周運動行星與太陽間的引力式中量G與太陽、行星都沒有關(guān)系方向：沿著二者的連線太陽與行星之間的引力由上述可知：牛頓曾思考：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(zhì)的力嗎？這種力與地球?qū)渖咸O果的吸引力也是同一種性質(zhì)的力嗎?牛頓的猜想：地上的力：重力mg天上的力：它們是同一種力，即天上人間都一樣太陽與行星之間的引力假設(shè)地球與月球間的作用力和太陽與行星間的作用力是同一種力，它們的表達式也應該滿足牛頓第二定律F=ma月球繞地球做圓周運動的向心加速度：同理：蘋果自由落體加速度：①②聯(lián)立①②得：月地檢驗在牛頓時代，已知自由落體加速度g為9.8m/s2,月球中心距離地球中心的距離為3.8×108m,月球公轉(zhuǎn)周期為27.3d,約2.36×106s。根據(jù)這些數(shù)據(jù)，能否驗證前面的假設(shè)？代入數(shù)據(jù)得：a蘋=g=9.8m/s2①②聯(lián)立①②得：月地檢驗思考：既然太陽行星間、地球月球間、地球物體間有引力，那么任何兩個物體間是否也都有這樣的引力呢？萬有引力萬有引力定律內(nèi)容：自然界中任何兩個物體都相互吸引，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。說明：①G為引力常數(shù)，單位N·m2/kg2②m1和m2表示兩個物體的質(zhì)量，r表示他們的距離性質(zhì)：普遍性、相互性、獨立性F萬有引力定律適用于兩個質(zhì)點或者兩個勻質(zhì)球體之間。其中：①對于兩個質(zhì)點，r指兩個質(zhì)點之間的距離②對于兩個勻質(zhì)球體，r指兩球心之間的距離該的適用條件注意：當兩物體距離r趨于為零時，F(xiàn)萬并不是趨于無窮大，因為r趨于0時，萬有引力公式不在適用。rFrF萬有引力定律典型例題例1.在萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)歷程中，下列敘述符合史實的是（）A．卡文迪許通過實驗推算出來引力常量G的值，被譽為第一個能“稱量地球質(zhì)量”的人B．丹麥天文學家第谷經(jīng)過多年的天文觀測和記錄，提出了“日心說”的觀點C．開普勒通過分析第谷的天文觀測數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律D．伽利略利用“地—月系統(tǒng)”驗證了萬有引力定律的正確性，使得萬有引力定律得到了推廣和更廣泛的應用A典型例題例2.（多選）下列關(guān)于開普勒行星運動定律和萬有引力的說法中正確的是（）A．所有的行星圍繞太陽運動的軌道都是橢圓，行星運動的方向總是沿橢圓軌道的切線方向B．火星和地球與太陽中心的連線在相等時間內(nèi)掃過的面積，它們是相等的C．地球繞太陽在橢圓軌道上運行，在近日點比在遠日點受到太陽的萬有引力大D．樹上的蘋果所受的重力與地球?qū)υ虑虻囊κ峭恍再|(zhì)的力ACD典型例題例3.關(guān)于萬有引力定律，下列說法中正確的是(

)A．牛頓是在開普勒揭示的行星運動規(guī)律的基礎(chǔ)上，發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律，因此萬有引力定律僅適用于天體之間B．卡文迪許首先用實驗比較準確地測定了引力常量G的數(shù)值C．兩物體各自受到對方的引力的大小不一定相等，質(zhì)量大的物體受到的引力也大D．萬有引力定律對質(zhì)量大的物體適用，對質(zhì)量小的物體不適用B典型例題例4.牛頓做過著名的“月-地”檢驗，得出重力和星體間的引力是同一性質(zhì)的力的重要事實，請運用所給數(shù)據(jù)請進行月-地檢驗。（如果重力和星體間的引力是同一性質(zhì)的力，都與距離有一定的關(guān)系，那么月球繞地球做近似圓周運動的向心加速度就應該與地面重力加速度的應該有相同的比例關(guān)系），月球軌道半徑即月-地的距離r為地球半徑R的60倍，地球半徑R=6.4×106m，月球的公轉(zhuǎn)周期T=27天，重力加速度g=9.8m/s2。如果重力和月球受到的地球作用力均為地球與它們之間的萬有引力，則根據(jù)萬有引力定律提供向心力得解得則月球繞地球做勻速圓周運動的向心加速度為

則說明重力和星體間的引力是同一性質(zhì)的力。G=6.67×10－11

N·m2/kg2G的物理意義：兩質(zhì)量各為1kg的物體相距1m時萬有引力的大小。英國物理學家卡文迪許用著名的扭稱實驗比較準確的得出了G的數(shù)值。G通常取后來，人們測量了多種物體間的引力，所得結(jié)果均相同，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)。引力常量思考：為什么我們之前分析物體的運動狀態(tài)的時候沒有考慮萬有引力的存在？例如：一個籃球的質(zhì)量為0.6kg,它所受的重力有多大？試估算操場上相距0.5m的兩個籃球之間的萬有引力。G=mg=0.6×9.8N=5.88Nr=12.3cm根據(jù)萬有引力：所以我們通常分析物體受力時不需要考慮物體間的萬有引力。思考我國華中科技大學引力中心團隊于2018年得到了當時最精確的引力常量G的值，在引力常量的測量中作出了突出貢獻。扭秤實驗①G為引力常數(shù)，單位N·m2/kg2②m1和m2表示兩個物體的質(zhì)量，r表示他們的距離。③性質(zhì)：普遍性、相互性、獨立性二、萬有引力定律一、月—地檢驗課堂小結(jié)④適用于兩個質(zhì)點或者兩個勻質(zhì)球體之間a.對于兩個質(zhì)點，r指兩個質(zhì)點之間的距離b.對于兩個勻質(zhì)球體，r