萬有引力定律高一下學(xué)期物理人教版（2019）必修第二冊

萬有引力定律年級：高一年級學(xué)科：物理（人教版必修二）01020304目錄行星與太陽的引力月—地檢驗(yàn)萬有引力定律天體運(yùn)動原因的探索05引力常量思考：是什么力支配著行星繞著太陽做如此和諧而有規(guī)律的運(yùn)動呢？“太陽坐在它的皇位上，管理著圍繞它的一切星球”——哥白尼

伽利略合并趨勢一切物體都有合并的趨勢，這種趨勢導(dǎo)致物體做圓周運(yùn)動。一、天體運(yùn)動原因的探索受到了來自太陽的類似于磁力的作用。類磁力

開普勒笛卡爾在行星的周圍有旋轉(zhuǎn)的物質(zhì)(以太）作用在行星上，使得行星繞太陽運(yùn)動。(以太）作用

行星受到了太陽對它的引力，證明了如果行星的軌道是圓形的，其所受的引力大小跟行星到太陽的距離的二次方成反比，但沒法證明在橢圓軌道規(guī)律也成立。胡克哈雷

牛頓在前人研究的基礎(chǔ)上，憑借其超凡的數(shù)學(xué)能力和堅(jiān)定的信念，創(chuàng)立了數(shù)學(xué)工具微積分，并創(chuàng)建質(zhì)量、向心力等概念，進(jìn)行深入廣泛的研究，最終發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律。

牛頓曾說：如果說我看的比別人更遠(yuǎn)的話，那是因?yàn)槲艺驹诰奕说募绨蛏?。牛頓問題1：行星做勻速圓周運(yùn)動需要的向心力的表達(dá)式是怎樣的？問題2：v、ω、T中那個(gè)量容易觀測到？問題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?二、行星與太陽間的引力任務(wù)一：

請?jiān)O(shè)定相關(guān)物理量，推導(dǎo)太陽對行星引力的表達(dá)式！F行星太陽MmＶ

溫馨提示：

設(shè)行星的質(zhì)量為m，速度為v，行星與太陽間的距離為r，則行星繞太陽做勻速圓周運(yùn)動的向心力為多少？太陽對行星的引力提供向心力F=F’F’’牛頓第二定律開普勒第三定律牛頓第三定律地球?qū)μO果有吸引力地球?qū)υ虑蛴形烧呤峭恍再|(zhì)力嗎三、月—地檢驗(yàn)月球地球月球軌道半徑：r=3.84×108m月球繞地轉(zhuǎn)動周期：T=27.3天≈2.36×106s地表重力加速度：g=9.8m/s2地球半徑：R=6.4×106m理論值：實(shí)測值：≈60R任務(wù)二：月—地檢驗(yàn)牛頓

自然界中任何兩個(gè)物體相互吸引，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。普遍性相互性

意義：天上和地上的物體都遵循著完全相同的科學(xué)法則復(fù)雜運(yùn)動的后面可能隱藏著簡潔的科學(xué)規(guī)律。四、萬有引力定律1.普遍性：它存在于宇宙中任何客觀存在的兩個(gè)物體之間。2.相互性：任何兩物體間的相互引力，都是一對作用力和反作用力，符合牛頓第三定律。3.宏觀性：通常情況下，萬有引力非常小，只有在質(zhì)量巨大的天體間或天體與天體附近的物體間，它的作用才有實(shí)際的物理意義。4.獨(dú)立性：萬有引力的大小只與它們的質(zhì)量和距離有關(guān)，與其他的因素均無關(guān)。不管它們之間是否還有其他作用力。1686年牛頓發(fā)現(xiàn)萬有引力定律后，卻無法算出兩個(gè)天體間的引力大小。100多年以后，英國物理學(xué)家卡文迪什利用扭秤裝置，第一次比較準(zhǔn)確地測出了引力常量。五、引力常量任務(wù)三：分析卡文迪什實(shí)驗(yàn)裝置問題1:為什么有兩個(gè)小球？問題2：大球兩個(gè)好還是一個(gè)好？問題4：T形架豎直部分為什么要裝平面鏡？問題3：T形架的水平桿應(yīng)該長一些還是短一些？問題5：標(biāo)尺應(yīng)該放得遠(yuǎn)點(diǎn)還是近點(diǎn)？鏡子石英絲光源標(biāo)尺卡文迪什實(shí)驗(yàn)示意圖被《物理世界》雜志評為十大最美物理實(shí)驗(yàn)之一扭秤裝置的巧妙之處1.扭秤裝置把微小力通過杠桿旋轉(zhuǎn)明顯反映出來（一次放大）；2.扭轉(zhuǎn)角度（微小形變）通過光標(biāo)的移動來反映（二次放大），從而確定物體間的萬有引力。3.標(biāo)準(zhǔn)值：G＝6.67259×10－11N·m2/kg2，通常取G＝6.67×10－11N·m2/kg2。測定引力常量的意義1．證明了萬有引力的存在；3．使得萬有引力定律有了真正的實(shí)用價(jià)值，可測定遠(yuǎn)離地球的一些天體的質(zhì)量、平均密度等。卡文迪什實(shí)驗(yàn)室2．“開創(chuàng)了測量弱力的新時(shí)代”（英國物理學(xué)家玻印廷語）；任務(wù)四：分析為什么我們感覺不到旁邊同學(xué)的引力假設(shè)質(zhì)量均為60千克的兩位同學(xué)，相距1米，他們之間的相互