萬(wàn)有引力定律課件-高一下學(xué)期物理人教版2

問(wèn)題導(dǎo)入

各行星都圍繞著太陽(yáng)運(yùn)行，是什么力支配著行星繞著太陽(yáng)做如此和諧而有規(guī)律的運(yùn)動(dòng)呢？F引第二節(jié)

萬(wàn)有引力定律開(kāi)普勒伽利略笛卡兒是什么力量使行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)？歷史上對(duì)行星間力的探索伽利略一切物體都有合并的趨勢(shì)，這種趨勢(shì)導(dǎo)致物體做圓周運(yùn)動(dòng)。開(kāi)普勒行星的運(yùn)動(dòng)是受到了來(lái)自太陽(yáng)的類(lèi)似于磁力的作用，與距離是成反比的笛卡兒在行星的周?chē)行D(zhuǎn)的物質(zhì)(以太)作用在行星上，使得行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)胡克、哈雷等人認(rèn)為行星受到了太陽(yáng)對(duì)它的引力，甚至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(yáng)的距離的二次方成反比，但無(wú)法深入研究。哈雷胡克FF太陽(yáng)引力歷史上對(duì)行星間力的探索

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(yáng)對(duì)它的引力。這個(gè)引力的表達(dá)式是怎樣的呢？牛頓(1643—1727)

思考：（1）行星的實(shí)際運(yùn)動(dòng)是橢圓運(yùn)動(dòng)，但我們還不了解橢圓運(yùn)動(dòng)規(guī)律，能把它簡(jiǎn)化成什么運(yùn)動(dòng)呢？簡(jiǎn)化

（2）行星繞太陽(yáng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)需要向心力由什么力來(lái)提供做向心力？這個(gè)力的方向怎么樣？一、行星與太陽(yáng)間的引力

行星繞太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)可以看做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，行星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，受到一個(gè)指向圓心（太陽(yáng)）的引力，正是這個(gè)力提供了勻速圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力，由此可推知太陽(yáng)與行星間引力的方向沿著二者的連線(xiàn)。一、行星與太陽(yáng)間的引力一、行星與太陽(yáng)間的引力太陽(yáng)行星rF引勻速圓周運(yùn)動(dòng)受力分析的合力=運(yùn)動(dòng)分析得來(lái)的力太陽(yáng)對(duì)行星的吸引力，提供向心力。思考：太陽(yáng)對(duì)行星的引力提供作為向心力，那這個(gè)力大小有什么樣定量關(guān)系？設(shè)太陽(yáng)質(zhì)量為M，行星質(zhì)量為m，軌道半徑為r，行星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的線(xiàn)速度為v。

天文觀測(cè)難以直接得到行星運(yùn)動(dòng)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(kāi)普勒第三定律可知于是向心力的表達(dá)式可變?yōu)閯蛩賵A周運(yùn)動(dòng)行星與太陽(yáng)間的引力式中量G與太陽(yáng)、行星都沒(méi)有關(guān)系方向：沿著二者的連線(xiàn)太陽(yáng)行星太陽(yáng)行星rFF’由牛頓第三定律相互作用力可得行星對(duì)太陽(yáng)的引力也與太陽(yáng)的質(zhì)量M成正比，由此可得思考：地球繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)，月球繞地球運(yùn)動(dòng)，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)?shù)上蘋(píng)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：它們是否是同一種力呢？天上人間都一樣嗎？猜想：地球?qū)υ虑虻囊?，與地球?qū)?shù)上蘋(píng)果的吸引力是同一種性質(zhì)的力嗎？二、月-地檢驗(yàn)1.牛頓的思考：

地球?qū)υ虑虻囊?、地球?qū)Φ孛嫔衔矬w的引力若為同一種力，其大小都遵從與距離的平方成反比的規(guī)律。它們的表達(dá)式也應(yīng)該滿(mǎn)足二、月-地檢驗(yàn)三、月檢驗(yàn)RrF二、月-地檢驗(yàn)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(yáng)、行星間的引力，遵循相同的規(guī)律。二、月-地檢驗(yàn)驗(yàn)證成功天上人間確實(shí)都一樣牛頓的思考

既然太陽(yáng)與行星間、地球與月球間、地球與物體間有引力，那么任何兩個(gè)有質(zhì)量的物體間是否也都有這樣的引力呢？三、萬(wàn)有引力定律

自然界中任何兩個(gè)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?！菊f(shuō)明】①G=6.67×10-11為引力常數(shù)，單位N·m2/kg2②m1和m2表示兩個(gè)物體的質(zhì)量，r表示他們的距離F適用于兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)或者兩個(gè)勻質(zhì)球體之間。①對(duì)于兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)，r指兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)之間的距離②對(duì)于兩個(gè)勻質(zhì)球體，r指兩球心之間的距離萬(wàn)有引力定律的適用條件思考：當(dāng)兩物體距離r趨于為零時(shí)，F(xiàn)引是趨于無(wú)窮大嗎？rFrF因?yàn)閞趨于0時(shí)，萬(wàn)有引力公式不在適用。例題：如圖所示，r雖大于兩球的半徑，但兩球的半徑不能忽略，而球的質(zhì)量分布均勻，大小分別為m1與m2，則兩球間萬(wàn)有引力的大小為（）r1rr2A、B、C、D、D思考與討論

兩個(gè)同桌，質(zhì)量均為50kg,它所受的重力有多大？試估算兩名同學(xué)相距0.5m時(shí)兩同學(xué)之間的萬(wàn)有引力。（g=10m/s2）G=mg=50×10N=500N根據(jù)萬(wàn)有引力：

這樣小的力我們是無(wú)法察覺(jué)的，所以我們通常分析物體受力時(shí)不需要考慮物體間的萬(wàn)有引力。

萬(wàn)有引力定律的理解(1)普遍性：它存在于宇宙中任何有質(zhì)量的物體之間，不管它們之間是否還有其他作用力。(2)相互性：兩物體間的相互引力，是一對(duì)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(wàn)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，它的作用才有宏觀的意義。CONTONTS亨利·卡文迪什卡文迪什實(shí)驗(yàn)室

牛頓得出了萬(wàn)有引力與物體質(zhì)量及它們之間距離的關(guān)系，但無(wú)法算出兩個(gè)物體之間萬(wàn)有引力的大小，因?yàn)樗恢酪ΤＡ縂的值。引力常量四、引力常量G=6.67×10－11

N·m2/kg2

G的物理意義——兩質(zhì)量各為1kg的物體相距1m時(shí)萬(wàn)有引力的大小。

一百多年后

，英國(guó)物理學(xué)家卡文迪許用著名的扭秤實(shí)驗(yàn)比較準(zhǔn)確的得出了G的數(shù)值。G通常取T形架金屬絲平面鏡光源刻度尺兩次放大的思想1.扭秤裝置把微小力通過(guò)杠桿旋轉(zhuǎn)明顯反映出來(lái)（一次放大）；2.扭轉(zhuǎn)角度（微小形變）通過(guò)光標(biāo)的移動(dòng)來(lái)反映（二次放大），從而確定物體間的萬(wàn)有引力。巧妙之處：實(shí)驗(yàn)意義：①證明了萬(wàn)有引力的存在，使萬(wàn)有引力定律進(jìn)入了真正實(shí)用的時(shí)代；②開(kāi)創(chuàng)了微小量測(cè)量的先河，使科學(xué)放大思想得到推廣；五

、割補(bǔ)法求解萬(wàn)有引力計(jì)算一些非球形物體間的萬(wàn)有引力，常采用割補(bǔ)法。對(duì)本來(lái)是非對(duì)稱(chēng)的物體，通過(guò)割補(bǔ)后構(gòu)成對(duì)稱(chēng)物體，然后再利用對(duì)稱(chēng)物體所滿(mǎn)足的物理規(guī)律進(jìn)行求解的方法稱(chēng)為割補(bǔ)法。例題1：一個(gè)質(zhì)量均勻分布的球體，半徑為2r，在其內(nèi)部挖去一個(gè)半徑為r的球形空穴，其表面與球面相切，如圖所示。已知挖去小球的質(zhì)量為m，在球心和空穴中心連線(xiàn)上，距球心d＝6r處有一質(zhì)量為m2的質(zhì)點(diǎn)，求：(1)被挖去的小球挖去前對(duì)m2的萬(wàn)有引力為多大？(2)剩余部分對(duì)m2的萬(wàn)有引力為多大？(1)被挖去的小球挖去前對(duì)m2的萬(wàn)有引力為(2)將挖去的小球填入空穴中，由V＝πR3，m＝ρV可知，大球的質(zhì)量為8m，則挖去小球前大球?qū)2的萬(wàn)有引力為m2所受剩余部分的萬(wàn)有引力為課堂小結(jié)

自然界中任何兩個(gè)物體都相互吸引，引力的大小