6.3萬(wàn)有引力定律tm.ppt

1、,3,學(xué)習(xí)目標(biāo)： 1了解月地檢驗(yàn)。 2理解萬(wàn)有引力定律的含義。 3了解引力常量的測(cè)定。 4、學(xué)會(huì)猜想、假設(shè)與驗(yàn)證相結(jié)合的研究方法。,第六章 萬(wàn)有引力與航天,萬(wàn)有引力定律,復(fù)習(xí)提問(wèn)： 通過(guò)上一節(jié)課的學(xué)習(xí)，太陽(yáng)與行星間的引力表達(dá)式我們是怎么得到的？,方法一：,由牛頓第二定律和開(kāi)普勒第三定律，從圓周運(yùn)動(dòng)向心力的力學(xué)特征入手。,方法二：,從圓周運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)特征入手。測(cè)出加速度，找出加速度a1/r2，由牛頓第二定律得出力F m/r2,思考1:在地月系中，月球在繞地球公轉(zhuǎn)，若把月球繞地球的公轉(zhuǎn)視為勻速圓周運(yùn)動(dòng)，那么，月球繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)需要力嗎？需要的向心力由什么力提供呢？,一、月地檢驗(yàn),思考2:假設(shè)月

2、球停止繞地球公轉(zhuǎn)，月球做什么運(yùn)動(dòng)？ 思考3:假設(shè)月球繞地球公轉(zhuǎn)的線速度減小，月球做什么運(yùn)動(dòng)？,思考4：蘋果為什么要落回地面？把蘋果水平拋出，當(dāng)初速度足夠大時(shí)，蘋果還能落到地球上嗎？這時(shí)蘋果做什么運(yùn)動(dòng)？,思考5：地球?qū)μO果有引力，地球?qū)υ虑蛴幸Γ鼈兪峭环N力嗎？它們與太陽(yáng)對(duì)地球的引力是同一種力嗎？我們能驗(yàn)證嗎？,猜想： 是和太陽(yáng)行星間那種一樣的力，力的大小和距離的平方成反比。,驗(yàn)證：,經(jīng)觀測(cè)： r月=3.85108m R=6.37106m,實(shí)際根據(jù)月球繞地球的軌跡和運(yùn)動(dòng)情況，測(cè)出r和T。,r月=3.85108m,T=27.3天,結(jié)論： 地球?qū)μO果的引力，地球?qū)υ虑虻囊Γ鼈兪峭环N力，它們

3、與太陽(yáng)對(duì)地球的引力是同一種力。 既然行星與太陽(yáng)之間、地球與月球之間，以及地球與地面物體之間具有“與兩個(gè)物體的質(zhì)量成正比，與它們之間距離的二次方成反比”的吸引力，那么這種吸引力產(chǎn)生的原因是什么？任意兩個(gè)物體之間都有這樣的力嗎？ 牛頓驚人的魄力、膽識(shí)和想象力，作出了更大膽的設(shè)想： 宇宙中一切具有質(zhì)量的物體間都有這種引力。,二 萬(wàn)有引力定律,1 內(nèi)容:自然界中任何兩個(gè)物體都是相互吸引的，引力的大小跟這兩個(gè)物體的質(zhì)量的乘積成正比，跟它們的距離的二次方成反比.,注意點(diǎn):(1)單位:質(zhì)量 m (kg) 距離 r (m) (2)G：引力常量，適用于任何兩個(gè)物體。,3 公式的適用范圍 1)質(zhì)點(diǎn)之間的相互作用

4、2)兩個(gè)物體是質(zhì)量分布均勻的球體 3)常見(jiàn)的兩個(gè)物體間引力不適用,三、引力常量的測(cè)定,1789年，即在牛頓發(fā)現(xiàn)萬(wàn)有引力定律一百多年以后，英國(guó)物理學(xué)家卡文迪許（17311810），巧妙地利用扭秤裝置，第一次在實(shí)驗(yàn)室里比較準(zhǔn)確地測(cè)出了引力常量.,1 大小:,2 G的含義: 它在數(shù)值上等于兩個(gè)質(zhì)量都是1kg的物體相距1m時(shí)的相互作用力,3 意義： （1）驗(yàn)證了萬(wàn)有引力定律是正確的； （2）使得萬(wàn)有引力定律有了真正的實(shí)際意義。,卡文迪許被人們稱為”能稱出地球質(zhì)量的人” 問(wèn):卡文迪許是如何稱出地球質(zhì)量的?,例1、假設(shè)質(zhì)量均為60千克的兩位同學(xué)，相距1米，他們 之間的相互作用的萬(wàn)有引力多大？,F=Gm1m

5、2/R2 =6.6710-116060/12 =2.410-7(N),2.410-7N是一粒芝麻重的幾千分之一，這么小的 力人根本無(wú)法察覺(jué)到。,例2、已知：太陽(yáng)的質(zhì)量為M=2.01030kg，地球質(zhì)量為m=5.81025kg，日地之間的距離為r=1.51011km，日地間的引力是多大？人為什么感受不到太陽(yáng)的引力？,3.51022N非常大，能夠拉斷直徑為9000km的鋼柱。,而太陽(yáng)對(duì)質(zhì)量為50kg的人，引力很小，不到0.3N。當(dāng)然我們感受不到太陽(yáng)的引力。,F=6.6710-112.010306.01024/(1.51011)2 =3.51022(N),習(xí)題鞏固,例題3:把一質(zhì)量為m的物體放在地心

6、上,問(wèn)它和地球之間的萬(wàn)有引力是多少?,所處位置的外面由對(duì)稱性可知合力為0.,地球內(nèi)部：F與r成正比,所處位置的內(nèi)部：,例題4： 質(zhì)量分布均勻的兩個(gè)球，大球的半徑為2r,小球的半徑為r、且質(zhì)量為m，兩球相距5r。求： 大球?qū)π∏虻囊Γ?小球?qū)Υ笄虻囊Γ?在大球中心處挖除一個(gè)半徑為r的球體后對(duì)小球的引力； 在大球右邊緣挖除一個(gè)半徑為r的球體后對(duì)小球的引力。,2.任意兩個(gè)物體之間是否都有這樣的引力；使我們認(rèn)識(shí)到任意兩個(gè)物體之間都有這樣的引力，在百年之后，卡文迪許在實(shí)驗(yàn)里進(jìn)行了檢驗(yàn)。最終，我們認(rèn)識(shí)了自然界中第一種基本相互作用萬(wàn)有引力。,3、萬(wàn)有引力的特點(diǎn)： （1）、普遍性：自然界物質(zhì)之間的基本相互作用