河北省邢台市高中物理 第六章 万有引力与航天 6.3 万有引力定律1课件 新人教版必修2.ppt

当每个人都认为月亮不往下掉的时候 只有牛顿这样的人才能看到月亮正在往下掉 瓦莱里 1666年夏末的一个温暖的傍晚 在英格兰林肯郡乌尔斯索普 一个腋下夹着一本书的年轻人走在他母亲的花园里 坐在一棵树下 开始埋头读他的书 当他翻动书页时 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 打在23岁的伊萨克 牛顿的头上 恰巧在那天 牛顿正苦苦思索着一个问题 是什么力量使月亮在保持环绕地球运行的轨道上 以及使行星保持在环绕在太阳的轨道上 为什么打中他脑袋的苹果会坠落到地上 正是从思考这一问题开始 最终找到了问题的答案 万有引力定律 苹果落地的故事 第三节 万有引力定律 学习目标1 了解万有引力定律的发现的思路和过程 知道地球上重物下落与天体运动的统一 2 学会用万有引力定律解决简单引力计算 知道定律的含义和适应条件 3 了解测量引力常数的测定的重要意义 一 牛顿发现万有引力的思路问题提出1 行星为何能围绕太阳做圆周运动 太阳对行星的引力使得行星保持在绕太阳运行的轨道上 2 月球为什么能围绕地球做圆周运动 月球 地球也是天体 运动情况与太阳和行星类似 因此猜想是地球对月球的吸引使月球保持在绕地球运行的轨道上 3 人造卫星为什么能围绕地球做圆周运动 4 地面上物体受到的力与上述力相同吗 5 根据以上四个问题的探究 你有何猜想 一 牛顿发现万有引力的思路问题提出1 行星为何能围绕太阳做圆周运动 太阳对行星的引力使得行星保持在绕太阳运行的轨道上 2 月球为什么能围绕地球做圆周运动 月球 地球也是天体 运动情况与太阳和行星类似 因此猜想是地球对月球的吸引使月球保持在绕地球运行的轨道上 3 人造卫星为什么能围绕地球做圆周运动 人造卫星绕地球运动与月球类似 也应是地球对卫星的引力使人造卫星保持在绕地球运行的轨道上 一 牛顿发现万有引力的思路问题提出1 行星为何能围绕太阳做圆周运动 2 月球为什么能围绕地球做圆周运动 3 人造卫星为什么能围绕地球做圆周运动 4 地面上物体受到的力与上述力相同吗 地面上的物体之所以落回来 是因为受到重力的作用 在高山上也是如此 说明重力必定延伸到很远的地方 5 根据以上四个问题的探究 你有何猜想 天上 的力与 人间 的力应属于同一种性质的力 6 怎样才能验证天上 的力与 人间 的力是同一种性质的力呢 一 牛顿发现万有引力的思路月 地检验1 月 地检验的目的是什么 验证 天上 的力与 人间 的力是同一种性质的力 2 月 地检验的验证原理是怎样的 假定上述猜想成立 即维持月球绕地球运动的力与使得苹果下落的力是同一种力 同样遵从 平方反比 律 那么 由于月球轨道半径约为地球半径 苹果到地心的距离 的60倍 所以月球轨道上一个物体受到的引力 比它在地面附近时受到的引力要小 前者只有后者的1 602 根据牛顿第二定律 物体在月球轨道上运动时的加速度 月球公转的向心加速度 也就应该是它在地面附近下落时的加速度 自由落体加速度 的1 602 理论推导 下列是当时可以测量的数据 地表重力加速度 g 9 8m s2地球半径 r 6400 103m月亮周期 t 27 3天 2 36 106s月亮轨道半径 r 60r 计算验证 计算结果 检验结果 月球绕地球作近似圆周运动的向心加速度十分接近地面重力加速度的1 3600 这个重要发现为牛顿发现万有引力提供了有力的证据 更大胆的猜想 自然界任何两个物体之间是否也存在这样的吸引力 二 万有引力定律自然界中任何两个物体都是相互吸引的 引力的大小跟这两个物体的质量m1和m2的乘积成正比 跟它们的距离r的二次方成反比 g为引力常量 r为两物体的中心距离 表达式 1 实验思路 方法 由万有引力公式将直接测量量 m1 m2 r f 来表示间接测量量 g 将微小量巧妙地 放大 如观察微小形变时 厚壁扁玻璃瓶的形变 光放大 桌面的形变2 装置介绍 t形架 石英丝 镜尺 m球和m球 引力常量的测量 扭秤实验 三 万有引力定律的验证 引力 扭转力矩 金属丝扭转 平面镜扭转 金属丝扭转角度 反射光转动 光点移动 引力力矩 放大 放大 放大 2 扭称原理流程图 5 卡文迪许扭称实验的意义 证明了万有引力的存在 使万有引力定律进入了真正实用的时代 开创了微小量测量的先河 使科学放大思想得到推广 卡文迪许被称为 第一个称量地球质量的人 g值的物理含义 两个质量为1kg的物体相距1m时 它们之间万有引力为6 67 10 11n 四 对万有引力定律的理解1 适用条件 严格地讲 万有引力只有适用于质点间的相互作用 两个质量分布均匀的球体间的相互作用 也可用万有引力定律来计算 其中r是两个球体球心间的距离 2 万有引力的相互性 两个物体相互作用的引力是一对作用力和反作用力 他们大小相等 方向相反 分别作用在两个物体上 拓展要求 3 万有引力的普适性 万有引力是普遍存在于宇宙中任何有质量的物体之间的相互吸引力 它是自然界中物质之间的基本相互作用之一 任何客观存在的两部分有质量的物体之间都存在着这种相互作用 4 万有引力的宏观性 通