6.3萬有引力定律tm.ppt

1、,3,學習目標： 1了解月地檢驗。 2理解萬有引力定律的含義。 3了解引力常量的測定。 4、學會猜想、假設(shè)與驗證相結(jié)合的研究方法。,第六章 萬有引力與航天,萬有引力定律,復習提問： 通過上一節(jié)課的學習，太陽與行星間的引力表達式我們是怎么得到的？,方法一：,由牛頓第二定律和開普勒第三定律，從圓周運動向心力的力學特征入手。,方法二：,從圓周運動的運動特征入手。測出加速度，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)視為勻速圓周運動，那么，月球繞地球做勻速圓周運動需要力嗎？需要的向心力由什么力提供呢？,一、月地檢驗,思考2:假設(shè)月

2、球停止繞地球公轉(zhuǎn)，月球做什么運動？ 思考3:假設(shè)月球繞地球公轉(zhuǎn)的線速度減小，月球做什么運動？,思考4：蘋果為什么要落回地面？把蘋果水平拋出，當初速度足夠大時，蘋果還能落到地球上嗎？這時蘋果做什么運動？,思考5：地球?qū)μO果有引力，地球?qū)υ虑蛴幸?，它們是同一種力嗎？它們與太陽對地球的引力是同一種力嗎？我們能驗證嗎？,猜想： 是和太陽行星間那種一樣的力，力的大小和距離的平方成反比。,驗證：,經(jīng)觀測： r月=3.85108m R=6.37106m,實際根據(jù)月球繞地球的軌跡和運動情況，測出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?，它們是同一種力，它們

3、與太陽對地球的引力是同一種力。 既然行星與太陽之間、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？任意兩個物體之間都有這樣的力嗎？ 牛頓驚人的魄力、膽識和想象力，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 萬有引力定律,1 內(nèi)容:自然界中任何兩個物體都是相互吸引的，引力的大小跟這兩個物體的質(zhì)量的乘積成正比，跟它們的距離的二次方成反比.,注意點:(1)單位:質(zhì)量 m (kg) 距離 r (m) (2)G：引力常量，適用于任何兩個物體。,3 公式的適用范圍 1)質(zhì)點之間的相互作用

4、2)兩個物體是質(zhì)量分布均勻的球體 3)常見的兩個物體間引力不適用,三、引力常量的測定,1789年，即在牛頓發(fā)現(xiàn)萬有引力定律一百多年以后，英國物理學家卡文迪許（17311810），巧妙地利用扭秤裝置，第一次在實驗室里比較準確地測出了引力常量.,1 大小:,2 G的含義: 它在數(shù)值上等于兩個質(zhì)量都是1kg的物體相距1m時的相互作用力,3 意義： （1）驗證了萬有引力定律是正確的； （2）使得萬有引力定律有了真正的實際意義。,卡文迪許被人們稱為”能稱出地球質(zhì)量的人” 問: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，相距1米，他們 之間的相互作用的萬有引力多大？,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 力人根本無法察覺到。,例2、已知：太陽的質(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的引力？,3.51022N非常大，能夠拉斷直徑為9000km的鋼柱。,而太陽對質(zhì)量為50kg的人，引力很小，不到0.3N。當然我們感受不到太陽的引力。,F=6.6710-112.010306.01024/(1.51011)2 =3.51022(N),習題鞏固,例題3:把一質(zhì)量為m的物體放在地心

6、上,問它和地球之間的萬有引力是多少?,所處位置的外面由對稱性可知合力為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半徑為r的球體后對小球的引力； 在大球右邊緣挖除一個半徑為r的球體后對小球的引力。,2.任意兩個物體之間是否都有這樣的引力；使我們認識到任意兩個物體之間都有這樣的引力，在百年之后，卡文迪許在實驗里進行了檢驗。最終，我們認識了自然界中第一種基本相互作用萬有引力。,3、萬有引力的特點： （1）、普遍性：自然界物質(zhì)之間的基本相互作用