【物理】萬有引力定律 課件-2023-2024學(xué)年高一下學(xué)期物理人教版（2019）必修第二冊(cè)

7.2萬有引力定律問題1：請(qǐng)同學(xué)們回憶一下，開普勒三定律的內(nèi)容是什么?問題2：為什么行星繞太陽如此和諧而又有規(guī)律地做近似的圓周運(yùn)動(dòng)？【交流討論】問題1：關(guān)于前面的問題，哪些科學(xué)家做出重要貢獻(xiàn)？一、行星與太陽間的引力伽利略行星的運(yùn)動(dòng)是受到了來自太陽的類似于磁力的作用，與距離成反比。行星的運(yùn)動(dòng)是太陽吸引的緣故，并且力的大小與到太陽距離的平方成反比。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(dòng)。開普勒笛卡爾胡克一切物體都有合并的趨勢(shì)?？茖W(xué)足跡問題2：在解釋行星繞太陽運(yùn)動(dòng)的原因這一問題上，為什么牛頓能夠成功，而其他科學(xué)家卻失敗了？你認(rèn)為牛頓成功的關(guān)鍵是什么？牛頓在前人對(duì)慣性研究的基礎(chǔ)上,開始思考“物體怎樣才不沿直線運(yùn)動(dòng)”這一問題。他的回答是：以任何方式改變速度（包括改變速度的方向）都需要力。這就是說，使行星沿圓或橢圓運(yùn)動(dòng)，需要指向圓心或橢圓焦點(diǎn)的力，這個(gè)力應(yīng)該就是太陽對(duì)它的引力。于是，牛頓利用他的運(yùn)動(dòng)定律把行星的向心加速度與太陽對(duì)它的引力聯(lián)系起來了。問題3：行星繞太陽做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，寫出行星需要的向心力表達(dá)式，并說明式中符號(hào)的物理意義。問題4：行星運(yùn)動(dòng)的線速度v與周期T

的關(guān)系式如何？寫出要消去v后的向心力表達(dá)式。

問題5：如何應(yīng)用開普勒第三定律消去周期T？為何要消去周期T？問題6：寫出引力F與距離r的比例式，說明比例式的意義。F是太陽對(duì)行星的引力，m是行星的質(zhì)量，r是行星的軌道半徑，即球心間距結(jié)論：太陽對(duì)行星的引力跟受力星體的質(zhì)量成正比，與行星、太陽距離的二次方成反比。問題7：既然太陽對(duì)行星有引力，那么行星對(duì)太陽有無引力？它有怎樣的定量關(guān)系？G比例系數(shù)，與太陽、行星無關(guān)太陽與行星間的引力大小為：方向：沿著太陽和行星的連線由牛頓第三定律得F=F’【梳理深化】1.科學(xué)家的足跡從伽利略、開普勒、笛卡兒到胡克、哈雷、牛頓，科學(xué)家們對(duì)行星繞太陽運(yùn)動(dòng)的問題認(rèn)識(shí)得越來越清楚。m行星質(zhì)量，r行星到太陽間的距離4.太陽與行星間的引力：太陽與行星間的引力與太陽的質(zhì)量、行星的質(zhì)量成正比，與兩者距離的二次方成反比3.行星對(duì)太陽的引力2.太陽對(duì)行星的引力M太陽質(zhì)量G是比例系數(shù)，r為兩個(gè)球心間的距離。方向：沿著太陽與行星間的連線。二、月—地檢驗(yàn)及萬有引力【交流討論】問題1：月球?yàn)槭裁蠢@地球做圓周運(yùn)動(dòng)，和地球繞太陽做圓周運(yùn)動(dòng)的力是否相同？問題2：蘋果為什么會(huì)落地呢？問題3：地球與月球間的力、地球與蘋果間的力和太陽與行星間的力是否是同種性質(zhì)的力？如何證明？地球給蘋果的一種力地球?qū)υ虑虻囊?，假設(shè)同種力。F1F2月球軌道r=60R假定維持月球繞地球運(yùn)動(dòng)的力與使得蘋果下落的力是同一種力,同樣遵從平方反比定律,則:R=6370km地球表面：月球軌道：地表重力加速度：g=9.8m/s2地球半徑：R=6400×103m月亮周期：T=27.3天≈2.36×106s月亮軌道半徑：r≈60R=3.84×108m向心加速度結(jié)論：地面物體所受地球的引力、月球所受地球的引力，以及太陽與行星間的引力，是同一種力,且都遵從“與距離的二次方成反比”的關(guān)系【交流討論】三、萬有引力定律問題1：那么我們可以展開想象的翅膀，更大膽設(shè)想：是否任何兩個(gè)物體之間都存在這樣的力？問題2：什么是萬有引力？并舉出實(shí)例。任何兩個(gè)物體間都存在這樣的力萬有引力是普遍存在于宇宙中任何有質(zhì)量的物體之間的相互吸引力。日對(duì)地、地對(duì)月、地球?qū)Φ孛嫔衔矬w的引力都是其實(shí)例。問題3：萬有引力定律內(nèi)容是什么？表達(dá)式如何？各字母的物理意義。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。F為兩個(gè)物體間的引力m1、m2分別表示兩個(gè)物體的質(zhì)量r為兩個(gè)物體間的距離G為萬有引力常量問題4：萬有引力定律的適用條件是什么？兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)或兩個(gè)均質(zhì)球體（球心）之間的相互作用問題5：萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)有什么重要意義？（1）萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)，是17世紀(jì)自然科學(xué)最偉大的成果之一。把地面上物體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律和天體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律統(tǒng)一了起來。（2）萬有引力定律的發(fā)現(xiàn),對(duì)以后物理學(xué)的發(fā)展和天文學(xué)的發(fā)展具有深遠(yuǎn)的影響,它第一次揭示了自然界中一種基本相互作用的規(guī)律。四、引力常量問題1：誰最先測(cè)量了普通物體間的萬有引力，并算出了引力常量的數(shù)值？卡文迪什在實(shí)驗(yàn)室通過測(cè)量幾個(gè)鉛球之間的萬有引力，并比較準(zhǔn)確地得出了G的數(shù)值，G=6.67×10-11N·m2/kg2，它在數(shù)值上等于質(zhì)量是1kg的物體相距1米時(shí)的相互作用力。問題2：萬有引力常量測(cè)定有什么重要意義？卡文迪什在測(cè)定引力恒量G，表明萬有引力定律適用于地面的任何兩個(gè)物體，用實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)一步證明了萬有引力定律的普適性；同時(shí)使得包括計(jì)算星體質(zhì)量在內(nèi)的關(guān)于萬有引力定律的定量計(jì)算成為可能。1.下面關(guān)于行星對(duì)太陽的引力的說法中正確的是（）A.行星對(duì)太陽的引力與太陽對(duì)行星的引力是同一性質(zhì)的力B.行星對(duì)太陽的引力與太陽的質(zhì)量成正比，與行星的質(zhì)量無關(guān)C.太陽對(duì)行星的引力遠(yuǎn)大于行星對(duì)太陽的引力D.行星對(duì)太陽的引力大小與太陽的質(zhì)量成正比，與行星的距離成反比A

2.若想檢驗(yàn)“使月球繞地球運(yùn)動(dòng)的力”與“使蘋果落地的力”遵循同樣的規(guī)律，在已知月地距離約為地球半徑60倍的情況下，需要驗(yàn)證（）A．地球吸引月球的力約為地球吸引蘋果的力的B．月球公轉(zhuǎn)的加速度約為蘋果落向地面加速度的C．自由落體在月球表面的加速度約為地球表面的D．蘋果在月球表面受到的引力約為在地球表面的B3.一名宇航員來到一個(gè)星球上，如果該星球的質(zhì)量是地球質(zhì)量的一半，它的直徑也是地球直徑的一半，那么這名宇航員在該星球上所受的萬有引力大小是他在地球上所受萬有引力大小的(

)A.0.25倍B.0.5倍C.2倍D.4倍C4.要使兩物體間的萬有引力減小到原來的

，下列辦法不可采用的是（）A．使物體的質(zhì)量各減小一半，距離不變B．使其中一個(gè)物體的質(zhì)量減小到原來的，距離不變C．使兩物體間的距離增為原來的2倍，質(zhì)量不變D．使兩物體間的距離和質(zhì)量都減為原來的D5.如圖，r遠(yuǎn)大于兩球的半徑，但兩球半徑不能忽略，

而兩球的質(zhì)量均勻分布，大小分別為m1與m2，則兩球

間萬有引力大小為(

)A.

B.