万有引力定律课件.ppt

物理学习中有很多的规律要学习 而纵观规律的发现过程我们可以发现它们都遵循一定的规律 我们对学习过的帕斯卡定律 阿基米德原理 牛顿运动定律等物理规律的学习进行总结 可以发现这些规律的探究过程都是按科学探究的一般流程发现的 所以今天我就以万有引力定律的学习来探究怎样利用科学探究的一般方法来学习物理规律 伽利略与落体运动 复习思考请回顾加利略推翻亚里士多德的落体运动观点的过程 概括一下伽利略科学发现的一般过程是什么 提出问题 作出假设 对现象的一般观察 通过试验对推论进行检验 运用逻辑 包括数学 得出推论 对假说进行修正和推广 请按科学研究过程的顺序将基本要素排出正确的顺序 只填序号 答案 伽利略探究过程总结 伽利略的科学研究方法 对现象的一般观察 提出问题 做出假设 运用逻辑 包括数学 得出推论 通过实验对推论进行检验 对假说进行修正和推广 伽利略所开创的这套科学研究方法 一直指导着在他之后的科学工作者进行科学探究 万有引力定律 Newton sLawofUniversalGravitation 苹果和牛顿1666年夏末一个温暖的夜晚 在英格兰林肯郡乌尔斯索普 一个年轻人坐在苹果树下思考着 他头顶的树枝中有样东西晃动起来 一个历史上最著名的苹果落了下来 正好打在23岁的牛顿头上 于是 一个伟大的定律 万有引力定律诞生了 伽利略科学研究方法 对现象的一般观察 为什么行星不会飞离太阳 行星和太阳之间存在引力 太阳与行星间的引力满足以下关系 即引力的大小与二者距离的平方成反比 为什么苹果和水会落地 苹果与水和地球之间存在引力 为什么月球也不会飞离地球呢 月球和地球之间存在引力 为什么苹果和水会落地 苹果与水和地球之间存在引力 伽利略科学研究方法 对现象的一般观察 月球和地球之间存在引力 行星和太阳之间存在引力 苹果与水和地球之间存在引力 地球表面的重力能否延伸到很远的地方 会不会作用到月球上 地球和月球之间的吸引力会不会与地球吸引苹果的力是同一种力呢 拉住月球使它绕地球运动的力 与拉着苹果使它下落的力 以及众行星与太阳之间的作用力也许真的是同一种力 遵循相同的规律 牛顿的思考 伽利略科学探究方法 提出问题 牛顿的猜想 这些力是同一种性质的力 并且都遵从与距离的平方成反比的规律 当然这仅仅是猜想 还需要事实来检验 伽利略科学探究方法 做出假设 地表重力加速度 g 9 8m s2地球半径 R 6400 103m月球周期 T 27 3天 2 36 106s月球轨道半径 r 60R 3 84 108m 在当时科学家们通过天文观察已经获得了地球与月球之间的一些数据和天体规律 太阳与行星间的引力满足以下关系 检验目的 地球和月球之间的吸引力是否与地球吸引苹果的力为同一种力 逻辑推理 根据牛顿第二定律 知 伽利略科学研究方法 运用逻辑 包括数学 得出推论 假设逻辑推理 牛顿的月地检验 地表重力加速度 g 9 8m s2地球半径 R 6400 103m月球周期 T 27 3天 2 36 106s月球轨道半径 r 60R 3 84 108m 求 月球绕地球的向心加速度 即证明 牛顿的月地检验 根据向心加速度公式 有 2 72 10 3m s2 即 验证成功 伽利略科学探究方法 通过实验对推论进行检验 观测验证 牛顿的月地检验 数据表明 地面物体所受地球的引力 月球所受地球的引力 与太阳 行星间的引力 真的遵从相同的规律 通过月地检验证明了天体之间的引力与地面物体间的引力是同一种力 牛顿根据伽利略科学研究方法对结论又进行了推广 伽利略科学探究方法 对假说进行修正和推广 牛顿将这个规律推广到任何物体间都有相同规律的吸引力 牛顿的月地检验结论 万有引力定律 3 表达式 自然界中任何两个物体都相互吸引 引力的方向在它们的连线上 引力的大小与物体的质量和的乘积成正比 与它们之间距离的二次方成反比 1 内容 2 方向 在两物体的连线上 过程总结 纵观牛顿万有引力规律的发现历程 我们可以看到牛顿就是采用了伽利略的科学研究方法 对现象的一般观察 提出问题 做出假设 运用逻辑 包括数学 得出推论 通过实验对推论进行检验 对假说进行修正和推广 4 的具体含义 对于可以看做质点的物体 r为两个质点之间的距离 所谓质点 即两物体的形状和大小对它们之间的距离而言 影响很小 可以忽略不计 两物体的距离r指 哪两部分距离 引力常量 单位 大小 G是比例系数 叫做引力常量 适用于任何两个物体 扭秤实验的测量结果 万有引力常量 万有引力定律通过实验检验是正确的 思考 我们人与人之间也应该存在万有引力 可是为什么我们感受不到呢 例题1 估算两个质量50kg的同学相距0 5m时之间的万有引力的数量级约有多大 6 67 10 7N 是一粒芝麻重的几千分之一 这么小的力人根本无法察觉到 解 体验万有引力 例题2 那么太阳与地球之间的万有引力的数量级又是多大呢 太阳的质量为M 2 0 1030kg 地球质量为m 6 0 1024kg 日 地之间的距离为 1 5 1011m 3 5 1022N非常大 能够拉断直径为9000km的钢柱 3 5 1022N 解 知识回顾 万有引力 自我测评1 如图所示 r虽然大于两球的半径 但两球的半径不能忽略 而球的质量分布均匀 大小分别为m1与m2 则两球间万有引力的大小为 D 公式中的r应为球心之间的距离 自我测评2 关于万有引力的说法 正确的有 A 物体落到地面上 说明地球对物体有引力 物体对地球没有引力B 万有引力定律是牛顿在总结前人研究的基础上发现的C 地面上自由下落的苹果和天空中运行的月亮 受到的都是地球的万有引力D 中的G是一个比例常数 是没有单位的 BC 万有引力具有相互性 G的单位是 课余作业 书面作业 课本41页 问题与练习 2 3题 再见 月 地检验 月球和地球之间存在引力 月球受到地球的引力F1是与它同质量的物体在地面附近受到地球引力F2的几分之一 月球的向心加速度a是与它同质量的物体在地面附近重力加速度g的几分之一 月球轨道半径即月 地的距离r为地球半径R的60倍 地球半径R 6 4 106m 月球的公转周期T 27天 重力加速度g 9 8m s2 月球受到地球的引力F1是与它同质量的物体在地面附近受到地球引力F2的几分之一 r 60R 月球轨道上的向心加速度a是与它同质量的物体在地面附近下落的重力加速度g的几分之一 得 代入数据 1 对比依据 地面附近 苹果距地心间距等于地球半径R 地面处地球对苹果的引力 使苹果自由下落的加速度为g 2 假设逻辑推