高中一年級下學(xué)期物理 必修2 7.2《萬有引力定律》課件

萬有引力定律重慶市優(yōu)質(zhì)課程資源問題：?在各行星都圍繞著太陽運行，說明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？一、來自科學(xué)家的思考合并趨勢伽利略一切物體都有合并的趨勢，這種趨勢導(dǎo)致物體做圓周運動。受到了來自太陽的類似于磁力的作用。開普勒類磁力一、來自科學(xué)家的思考

在行星的周圍有旋轉(zhuǎn)的物質(zhì)(以太）作用在行星上，使得行星繞太陽運動。(以太）作用笛卡爾一、來自科學(xué)家的思考

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。F胡克哈雷一、來自科學(xué)家的思考牛頓(1643—1727)

牛頓在前人對慣性研究的基礎(chǔ)上，開始思考“物體怎樣才會不沿直線運動”，他的回答是：以任何方式改變速度，都需要力。行星做勻速圓周運動需要指向圓心的力，這個力應(yīng)該就是太陽對它的引力。一、來自科學(xué)家的思考一、來自科學(xué)家的思考建立模型太陽行星a太陽行星r簡化問題1：若行星繞太陽可看作勻速圓周運動，太陽與行星間的引力是什么方向？為什么？

行星繞太陽的運動可以看做勻速圓周運動，行星做勻速圓周運動時，受到一個指向圓心（太陽）的引力，正是這個力提供了勻速圓周運動所需的向心力，由此可推知太陽與行星間引力的方向沿著二者的連線。太陽與行星間的引力一、來自科學(xué)家的思考

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動的向心力為：天文觀測難以直接得到行星的速度v，但可以得到行星的公轉(zhuǎn)周期

TF行星太陽MmＶ二、行星與太陽間的引力r思考2：引力大小跟什么因素有關(guān)？表達式又是怎樣的？思考3：力與距離成正比嗎？相距越遠(yuǎn)的物體受到的力可能越大嗎？思考4：在我們學(xué)過的知識中，有描述軌道半徑r與周期T之間關(guān)系的公式嗎？根據(jù)開普勒第三定律變形為太陽對行星的引力即太陽對不同行星的引力，與行星的質(zhì)量m成正比，與r2成反比。F行星太陽MmＶr二、行星與太陽間的引力思考6：太陽對行星的作用力只跟行星的質(zhì)量有關(guān)嗎？還能從什么角度幫助我們向前一步？

類比法牛三問題7：F和F′是一對作用力和反作用力，那么可以得出F大小跟太陽質(zhì)量M、行星質(zhì)量m的關(guān)系式有什么關(guān)系？G為比例系數(shù)，與太陽、行星無關(guān)。方向：沿著太陽與行星間的連線FF?MmＶ二、行星與太陽間的引力三、月—地檢驗猜想：地球?qū)υ虑虻囊?，與地球?qū)渖咸O果的吸引力是同一種性質(zhì)的力嗎？1.牛頓的思考：太陽對地球的引力、地球?qū)υ虑虻囊Γ偷厍驅(qū)渖咸O果的吸引力是同一種性質(zhì)的力嗎？怎么驗證猜想呢？三、月—地檢驗若他們的引力為同一種力，其大小的表達式滿足思考2：月球在這個力的作用下做什么運動？其向心加速度是怎樣的？RrF三、月—地檢驗思考1：假設(shè)地球?qū)υ虑虻淖饔昧εc太陽對行星的力作用力是同一種力，其表達式是怎樣的？思考3：假設(shè)地球?qū)Φ孛嫔系奶O果的力也是同一種力，其表達式是怎樣的？思考4：蘋果在這個力的作用下做什么運動？其加速度是怎樣的？思考5：若已知r=60R，則這兩個加速度的比值是多少？思考6：已知自由落體加速度g＝9.8m/s2，月地中心間距r月地＝3.8×108m，月球公轉(zhuǎn)周期T月＝2.36×106s，g/(a月)是多少？它與理論推導(dǎo)值相等嗎？思考與討論RrF三、月—地檢驗結(jié)論：地面物體受地球的引力、月球所受地球的引力，與太陽、行星間的引力，遵循相同的規(guī)律。三、月—地檢驗2.表達式：3.適用條件：（1）兩質(zhì)點間（兩物體間距遠(yuǎn)大于物體的線度）（2）兩均質(zhì)球體間（r為兩球球心間的距離）1.內(nèi)容:自然界中任何兩個物體都相互吸引，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。四、萬有引力定律4.對萬有引力定律的理解：(1)普遍性：它存在于宇宙中任何客觀存在的兩個物體之間。(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，它的作用才有實際的物理意義。（4）獨立性：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。四、萬有引力定律5.發(fā)現(xiàn)萬有引力定律的重要意義:

揭示了地面上物體運動的規(guī)律和天體上物體的運動遵從同一規(guī)律，讓人們認(rèn)識到天體上物體的運動規(guī)律也是可以認(rèn)識的,解放了人們的思想,給人們探索自然的奧秘建立了極大信心,對后來的物理學(xué)、天文學(xué)的發(fā)展具有深遠(yuǎn)的影響。四、萬有引力定律五、引力常量1686年牛頓發(fā)現(xiàn)萬有引力定律后，卻無法算出兩個天體間的引力大小。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。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。裝置的巧妙之處：兩次放大及等效的思想。3.標(biāo)準(zhǔn)值：G＝6.67259×10－11N·m2/kg2，通常取G＝6.67×10－11N·m2/kg2。五、引力常量測定引力常量的重要意義1．證明了萬有引力的存在；2．“開創(chuàng)了測量弱力的新時代”（英國物理學(xué)家玻印廷語）；3．