萬有引力定律課件-高一下學(xué)期物理人教版3

萬有引力定律最偉大的物理學(xué)家、數(shù)學(xué)家牛頓（1643—1727）是真的嗎神舟十四號飛船的三名航天員正在中國空間站執(zhí)行任務(wù)，他們?nèi)允艿降厍蛞Φ淖饔?，是真的嗎？在高山上以足夠大的速度發(fā)射一枚炮彈，可以讓它落到地球的另一面，是真的嗎？星空中斗轉(zhuǎn)星移，地球上潮起潮落，都是由于同一種性質(zhì)的力而產(chǎn)生的，是真的嗎？1.了解牛頓的哲學(xué)思想，學(xué)習(xí)牛頓的研究方法，理解萬有引力定律發(fā)現(xiàn)的過程。2.知道萬有引力定律的內(nèi)容、數(shù)學(xué)表達(dá)式、適用范圍，了解萬有引力定律發(fā)現(xiàn)的意義。3.了解引力常量G的測定方法及重大意義。會用萬有引力定律解決簡單的引力計算問題。

v什么原因使行星繞太陽運動呢？問題提出伽利略行星受到了來自太陽的類似于磁力的作用。在行星的周圍有旋轉(zhuǎn)的物質(zhì)，帶動行星繞太陽運動。開普勒笛卡爾一切物體都有合并的趨勢。這種趨勢導(dǎo)致行星做圓周運動。科學(xué)足跡（1564-1642）（1571-1630）（1596-1650）定性探究行星繞太陽運動的原因科學(xué)足跡牛頓(1643—1727)胡克（1635-1703）（1656-1742）哈雷定量探索太陽對行星引力的大小與哪些因素有關(guān)胡克如果行星軌道是圓形的，則行星受到太陽引力的大小與行星到太陽距離的二次方成反比。科學(xué)足跡（1635-1703）（1656-1742）哈雷牛頓：如果說我看的比別人更遠(yuǎn)，那是因為我站在巨人的肩膀上。

牛頓(1643—1727)科學(xué)足跡科學(xué)家們的交流與合作推動了科學(xué)發(fā)展。

行星與太陽間的引力探究“天機(jī)”建立模型太陽行星a簡化太陽和行星都可視為質(zhì)點太陽行星行星與太陽間的引力勻速圓周運動F太陽對行星的引力F提供向心力F太陽Ｍ行星ｍｒv應(yīng)用牛頓第二定律行星與太陽間的引力行星公轉(zhuǎn)周期T討論結(jié)合開普勒第三定律行星與太陽間的引力太陽對行星的引力跟行星的質(zhì)量成正比，與行星到太陽的距離的二次方成反比。1.太陽對行星的引力F類比2.行星對太陽的引力F’大膽的猜想行星與太陽間的引力行星對太陽的引力跟太陽的質(zhì)量成正比，與行星到太陽的距離的二次方成反比。3.太陽與行星間的引力FF=F’應(yīng)用牛頓第三定律行星與太陽間的引力引入常量G引力關(guān)系（1）太陽與行星間的引力大小，與太陽的質(zhì)量、行星的質(zhì)量

乘積成正比，與兩者距離的二次方成反比。（2）太陽與行星間引力的方向沿著兩者的連線方向。（3）式中G是比例系數(shù)，與太陽、行星都沒有關(guān)系。行星與太陽間的引力驗證解釋開普勒第二定律木星的衛(wèi)星運行的規(guī)律恰如開普勒第二第三定律所描述的情形引力關(guān)系也適用于木星與其衛(wèi)星間的作用力

木星與其衛(wèi)星之間的引力

和太陽與行星之間的引力

是同一種性質(zhì)的力引力關(guān)系適用于地月系嗎？蘋果落地的故事為什么蘋果會落下來呢？<1>地球和月球之間的引力與蘋果所受的重力是同一種性質(zhì)的力嗎?牛頓的思考<2>為什么蘋果會下落到地面而月亮不會落下來呢?理想實驗牛頓大炮猜想：地上的力和天上的力是同一種力檢驗?zāi)康模?/p>

檢驗月球所受地球的引力、地面物體所受地球的引力和太陽與行星間的引力是否是同一種性質(zhì)的力。檢驗方法：

兩個思路求自由落體加速度與月球向心加速度的比值月I地檢驗地球?qū)μO果的引力:

思路一：假定猜想成立地球?qū)υ虑虻囊?

月球公轉(zhuǎn)的加速度：蘋果下落的加速度:月I地檢驗加速度比值: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性質(zhì)的力再假設(shè)地球?qū)μO果的引力也是同一種性質(zhì)的力在牛頓的時代，已能比較精確測定：地球的自由落體加速度

g=9.8m/s2月球與地球的距離r=3.8×108m月球公轉(zhuǎn)周期T=27.3天（約2.36×106s）思路二：實際測量月I地檢驗加速度比值:無可辯駁的數(shù)據(jù)驗證了：月球所受地球的引力、地面物體所受地球的引力和太陽與行星間的作用力都遵從相同的規(guī)律，都是同一種性質(zhì)的力。月I地檢驗“天上”的力“地上”的力是同種性質(zhì)月I地檢驗月地檢驗意義重大驗證推廣

力與加速度的關(guān)系在牛頓思想中更加堅定和明確萬有引力定律牛頓的洞察力無比的深刻敏銳科學(xué)思想無比的深邃而又解放工作方法“不斷地對事物深思”（閱讀教材萬有引力定律部分，并完成導(dǎo)學(xué)案上相應(yīng)的問題）萬有引力定律1.人類心智所能達(dá)到的最深遠(yuǎn)的推廣：2.定律內(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F與物體的質(zhì)量m1和m2的乘積成正比，與它們的距離r的二次方成反比.推廣到宇宙中一切物體之間3.表達(dá)式：4.表達(dá)式適用條件：可視為質(zhì)點兩質(zhì)點間5.對萬有引力的理解(1)普遍性：任何兩個物體之間都存在引力（大到天體小到微觀粒子），萬有引力是自然界中物體間的基本相互作用之一。(2)相互性：萬有引力是力的一種，力的作用是相互的，符合牛頓第三定律。(3)宏觀性：一般物體間萬有引力非常小，只有在質(zhì)量巨大的天體間或天體與物體間它的存在才有宏觀的物理意義。萬有引力定律大自然使用最長的絲線來編織她的圖案，在錦緞的每一個片段留下了相同的編織規(guī)則。（費曼）萬有引力定律6.發(fā)現(xiàn)萬有引力定律的意義把地上物體運動的規(guī)律和天體運動的規(guī)律統(tǒng)一了起來，對物理學(xué)和天文學(xué)的發(fā)展具有深遠(yuǎn)的影響。它第一次解釋了一種基本相互作用的規(guī)律。對文化發(fā)展有重大意義：使人們建立了有能力理解天地間各種事物的信心，解放了人們的思想。課后通過百度百科進(jìn)一步了解發(fā)現(xiàn)萬有引力定律的意義第谷的觀測數(shù)據(jù)認(rèn)識越深刻，表述越簡潔，含義越豐富對簡潔性的追求啟迪科學(xué)家不斷探索物理理論的統(tǒng)一萬有引力定律問題與思考：1.萬有引力到底是如何產(chǎn)生的？2.引力常量G的數(shù)值是多少？如何測量？引力常量引力常量通常取卡文迪什扭稱實驗(1789年)——最美麗的實驗之一卡文迪什（1731年—1810年）引力常量卡文迪什實驗示意圖原理：力矩平衡引力矩=扭轉(zhuǎn)力矩在本實驗中具體測量的是哪些量？巧妙之處：

兩次轉(zhuǎn)換兩次放大微小力轉(zhuǎn)變?yōu)榱胤从撑まD(zhuǎn)角度轉(zhuǎn)變?yōu)楣鈽?biāo)移動測定引力常量G

的重要意義1．引力常量的普適性是萬有引力定律正確性的有力證據(jù)2．開創(chuàng)了測量弱力的新時代。3．使萬有引力定律有了更廣泛的實用價值。引力常量華中科技大學(xué)引力中心團(tuán)隊在引力常量的測量中作出了突出貢獻(xiàn)，于2018年得出了當(dāng)時世界上最精確的引力常量G的值。引力常量如果在卡文迪什實驗之前，已經(jīng)能夠利用化學(xué)結(jié)合物理的方法估測出地球的密度約為5.5×103kg/m3,據(jù)此你能推算引力常量G的數(shù)值嗎？（已知地球半徑約6.4×106m，g=9.8m/s2）

思考：我們?nèi)伺c人之間也應(yīng)該存在萬有引力，可是為什么我們沒有被吸到一起呢？估算兩個質(zhì)量50kg的同學(xué)相距0.5m時之間的萬有引力約有多大？=6.67×10-7N

是一粒芝麻重的幾千分之一，這么小的力人根本無法察覺到。解：探索行星繞日運動的原因:引力關(guān)系的推廣與檢驗：再

推廣：引力常量的測定：萬有引力定律的得出:月─地檢驗宇宙中一切物體間都有引力卡文迪什扭秤實驗學(xué)習(xí)小結(jié)太陽與行星間的引力:歷史的足跡神秘的問題智慧的推導(dǎo)偉大的結(jié)論美麗的實驗

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(zhǔn)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