《万有引力定律》PPT课件.ppt

复习：太阳与行星间引力的提出：,开普勒第三定律牛顿第三定律牛顿本人超凡的数学能力,牛顿,得出结论:,太阳与行星之间的引力大小,跟太阳的质量、行星的质量成正比,跟两者距离的二次方成反比.,月球为什么能围绕地球做圆周运动？,苹果落地,地球拉着月球围绕它运动的力、拉着苹果下落的力、太阳对行星的力，是不是同一种力呢？,牛顿的思考：,万有引力定律的发现过程,苹果与月亮受到的力可能是同一种力!可能是地球表面的重力延伸到月亮。而且都是类似太阳与行星间的引力，它们都应遵从“与距离的二次方成反比”的关系。,牛顿的猜想：,牛顿的智慧：,牛顿的这一猜想非常大胆，将天上和人间连接在了一起！,目的：地面上的重力与地球吸引月球是同一性质的力吗？,牛顿月地检验的基本思路：,假定维持月球绕地球运动的力以及地面物体所受的引力和太阳与行星之间的力遵循同一规律。（已知月球轨道半径是地球半径的60倍）,（1）将物体放在地球表面上所受引力为：,（2）将物体放在月球轨道上所受引力为：,（3）两者比值：,一、月地检验,（4）如果有两个质量相同的物体分别受到一个力，而这两个力又无法测出，依据牛顿第二定律，我们应比较这两个物体的加速度。,（5）当时已经比较精确地测定月球与地球的距离r384400km、月球的公转周期为27.3天。我们想一个可行的方法，测出月球轨道上某物体的加速度。,地球对月球的力，地球对地面上物体的力，太阳对行星的力，是同一种力,且都遵从“与距离的二次方成反比”的关系,结论,既然太阳行星间、地球月球间、地球物体间有引力，那么任何两个有质量的物体间是否也都有这样的引力呢？,牛顿的思考：,1、内容：自然界中任何两个物体都相互吸引，引力的大小与物体的质量m1和m2的乘积成正比，与它们之间距离r的二次方成反比。(1687年),2、公式：,引力常量：G=?,3、条件：两个质点或两个均质球体之间的相互作用,r为两质点（球心）间的距离。,二、万有引力定律,G=6.671011Nm2/kg2,(1)万有引力定律的发现,是17世纪自然科学最伟大的成果之一.把地面上物体运动的规律和天体的运动规律统一了起来。(2)万有引力定律的发现,对以后物理学的发展和天文学的发展具有深远的影响,它第一次揭示了自然界中一种基本相互作用的规律。(3)万有引力定律的发现,解放了人们的思想，对科学文化的发展起到了积极的推动作用。,4、意义：,三、引力常量,引力常量的测量卡文迪许扭称实验(1789年),卡文迪许,卡文迪许实验室,引力常量的测量卡文迪许扭称实验(1789年),1、实验原理：力矩平衡，即引力矩=扭转力矩,2、科学方法：放大法,3、测定引力常量的意义,物理含义：两个质量为1kg的物体相距1m时，它们之间万有引力为6.6710-11N,4、引力常量：G=6.671011Nm2/kg2,两次放大及等效的思想：(1)扭秤装置把微小力转变成力矩来反映(2)扭转角度(微小形变)通过光标的移动来反映,A、证明了万有引力的存在B、开创了测量弱力的新时代C、使得万有引力定律有了真正的实用价值,(卡文迪许被称为能称出地球质量的人),一粒芝麻重的几千分之一!,为什么我们感觉不到周围物体的引力呢？,粗略计算:两个质量为50kg，相距0.5m的物体之间的引力？,那么太阳与地球之间的万有引力又是多大呢？,已知：太阳的质量为M=2.01030kg，地球质量为m=6.01024kg，日地之间的距离为R=1.51011m,F=GMm/R2,=6.6710-112.010306.01024/(1.51011)2,=3.51022(N),能拉断直径为9000km的钢柱!,太阳对质量为50kg的人，引力很小，不到0.3N我们感受不到太阳的引力,四、万有引力和重力,重力是万有引力产生的，由于地球的自转，因而地球表面的物体随地球自转时需要向心力重力实际上是万有引力的一个分力另一个分力就是物体随地球自转时需要的向心力，如图所示，,四、重力和万有引力的关系,2、不考虑地球自转的条件下,地球表面的物体,1、重力随纬度升高而增大,赤道,两极,地球表面的物体所受的重力的实质是物体所受万有引力的一个分力,五.应用星球表面的物体,在星球（如地球）表面的物体，在忽略自转的情况下，此时物体所受重力与星球对它的万有引力视为相等。,解：不计地球自转的影响，物体的重力等于物体受到的万有引力。,例题分析,地球表面重力加速度为g，忽略地球自转的影响，在距地面高度为h的空中重力加速度是地面上重力加速度的几倍？已知地球半径为R。,五.不同天体表面重力加速度问题,设天体表面重力加速度为g,天体半径为R，由mg=,得,由此推得两个不同天体表面重力