教学课件.浏阳十一中.物理.巫光乾.必修(2)第六章万有引力及航天第3节

1、浏阳十一中课件浏阳十一中课件高中物理高中物理必修必修2人教版人教版万有引力定律万有引力定律授课：巫光乾授课：巫光乾2017.03.292017.03.29观察回顾与思考回顾与思考2MmFGr日地日地地月地月FF追寻牛顿的足迹追寻牛顿的足迹地物地物追寻牛顿的足迹追寻牛顿的足迹 日地间的引力日地间的引力 月地间的引力月地间的引力 物体与地球间的引力物体与地球间的引力是否是同一性质的力？是否是同一性质的力？ 是否都满足是否都满足2MmFGr牛顿的猜想牛顿的猜想这些力是这些力是同一种性质同一种性质的的力，并且都遵从力，并且都遵从与距离与距离的平方成反比的平方成反比的规律的规律当然这仅仅是猜想，还需当然

2、这仅仅是猜想，还需要用事实来检验！要用事实来检验！追寻牛顿的足迹追寻牛顿的足迹Rr=60R“月月地地”检验示意图检验示意图检验目的：检验目的：太阳与行星之间的太阳与行星之间的引力、地球和月球之间的吸引引力、地球和月球之间的吸引力、地球吸引苹果的力力、地球吸引苹果的力是否是否为为同一种力同一种力一、猜想的验证一、猜想的验证 ：月：月- -地检验地检验月月月地amrm2GMgmRm2物物地GMgra2R月23-2/m102.7g601S追寻牛顿的足迹追寻牛顿的足迹Rr=60R“月月地地”检验示意图检验示意图T=27.3天天m1084. 382.362.3610106 6 s s根据向心加速度公式根

3、据向心加速度公式, ,有：有：= =2.72.71010-3-3m/sm/s2 2即：即：验证成功验证成功2224arrT月282264 3.14a3.84 10 m/s2.36 10月21g60追寻牛顿的足迹追寻牛顿的足迹追寻牛顿的足迹追寻牛顿的足迹 日地间的引力日地间的引力 月地间的引力月地间的引力 物体与地球间的引力物体与地球间的引力是同一性质的力；是同一性质的力； 都满足规律：都满足规律：2MmFGr月月- -地检验表明：地检验表明：二、万有引力定律二、万有引力定律1.1.定律表述：定律表述： 自然界中任何两个物体都是互相自然界中任何两个物体都是互相吸引的，引力的方向在它们的连线上，吸

4、引的，引力的方向在它们的连线上，引力的大小与物体的质量引力的大小与物体的质量m m1 1和和m m2 2的乘的乘积成正比，跟它们之间距离积成正比，跟它们之间距离r r的二次的二次方成反比。方成反比。二、万有引力定律二、万有引力定律2.2.公式：公式：【说明说明】（1 1） m m1 1和和m m2 2表示两个物体的质量，表示两个物体的质量，r r表示它表示它 们的距离。们的距离。 （2 2）G G为引力常量。为引力常量。G=6.67G=6.6710101111 Nm Nm2 2/kg/kg2 2 123.3.万有引力公式的适用范围：万有引力公式的适用范围：（1 1）适用于计算两）适用于计算两质

5、点间的引力质点间的引力； 即两物体的形状和大小对它们之间的距离而言即两物体的形状和大小对它们之间的距离而言, ,影响很小影响很小, ,可以忽略不计可以忽略不计. .（2 2）两质量分布均匀的球体之间的引力，也可用）两质量分布均匀的球体之间的引力，也可用上述公式计算，则上述公式计算，则r r为两球心间距离为两球心间距离；m1m2r二、万有引力定律二、万有引力定律 计算太阳与地球之间的万有引力计算太阳与地球之间的万有引力 已知：太阳的质量为已知：太阳的质量为M=2.0M=2.010103030kgkg，地球质量为地球质量为m=5.8m=5.810102525kgkg，日地之间的，日地之间的距离为距

6、离为R=1.5R=1.510101111m m 3.51022N非常大，能够拉断直径为非常大，能够拉断直径为9000km的钢柱。的钢柱。3.51022(N) 而太阳对质量为而太阳对质量为50kg的人，引力很的人，引力很小，不到小，不到0.3N。当然我们感受不到太。当然我们感受不到太阳的引力。阳的引力。 粗略的计算一下两个质量为粗略的计算一下两个质量为50kg50kg，相距，相距0.5m0.5m的人之间的引力？的人之间的引力？ 一粒芝麻重的几千分之一一粒芝麻重的几千分之一N.rmmGF710676250505011106762214.4.万有引力的特征万有引力的特征(1)(1)普遍性普遍性: :

7、普遍存在于宇宙中的任何有质量普遍存在于宇宙中的任何有质量的物体间的吸引力的物体间的吸引力. .是自然界的基本相互作是自然界的基本相互作用之一用之一. .(2)(2)相互性相互性: :两个物体相互作用的引力是一对两个物体相互作用的引力是一对作用力和反作用力作用力和反作用力, ,符合牛顿第三定律符合牛顿第三定律. .(3)(3)宏观性宏观性: :通常情况下，万有引力非常小通常情况下，万有引力非常小, ,只有在质量巨大的天体间或天体与物体间只有在质量巨大的天体间或天体与物体间它的存在才有宏观的实际意义它的存在才有宏观的实际意义. .卡文迪许卡文迪许 三三.引力引力常量常量G的测定方法及意义的测定方法

8、及意义卡文迪许（卡文迪许（1731181017311810）英国物理学家英国物理学家 17501750年年6 6月的一天，正在着手进行月的一天，正在着手进行引力测量的卡文迪许，得到一个好引力测量的卡文迪许，得到一个好消息：剑桥大学一名叫约翰米歇尔消息：剑桥大学一名叫约翰米歇尔的科学家，在研究磁力的时候，使的科学家，在研究磁力的时候，使用了一种很巧妙的方法，测出了力用了一种很巧妙的方法，测出了力的微小变化卡文迪许立即赶去向的微小变化卡文迪许立即赶去向他请教。他请教。 原来，米歇尔的实验装置是这样的：原来，米歇尔的实验装置是这样的：用一根很细的石英丝把一块条形磁铁横用一根很细的石英丝把一块条形磁铁

9、横吊起来，然后用另一块磁铁慢慢去吸引吊起来，然后用另一块磁铁慢慢去吸引它当磁力开始产生作用的时候，石英它当磁力开始产生作用的时候，石英丝便会发生偏转，这样，磁引力的大小丝便会发生偏转，这样，磁引力的大小就可清楚地显示出来了。就可清楚地显示出来了。 卡文迪许从中得到启发，也仿照米卡文迪许从中得到启发，也仿照米歇尔的办法，做了一套新的实验装置：歇尔的办法，做了一套新的实验装置：用一根石英丝横吊着一根细杆，细杆的用一根石英丝横吊着一根细杆，细杆的两端各安着一个小铅球，另外再用两只两端各安着一个小铅球，另外再用两只大球，分别移近两只小球卡文迪许想，大球，分别移近两只小球卡文迪许想，当大球与小球逐渐接近

10、时，由于引力的当大球与小球逐渐接近时，由于引力的作用，那两只吊着的小铅球必定会发生作用，那两只吊着的小铅球必定会发生摆动，这样就可以测出引力的大小了。摆动，这样就可以测出引力的大小了。可是，这个实验失败了。卡文迪许陷入可是，这个实验失败了。卡文迪许陷入了沉思他想，是不是因为两球之间的了沉思他想，是不是因为两球之间的引力太小，肉眼观测不出来呢？能不能引力太小，肉眼观测不出来呢？能不能将它放大，变得明显一些呢？将它放大，变得明显一些呢？ 引力常量引力常量 标准值标准值 G=6.672591011Nm2/kg2 通常取通常取 G=6.67G=6.6710101111NmNm2 2/kg/kg2 2

11、数值上等于两个质量均为数值上等于两个质量均为1kg1kg的物的物体相距体相距1m1m时它们之间的相互吸引力时它们之间的相互吸引力 其意义是用实验证明了万有引其意义是用实验证明了万有引力的存在，使得万有引力定律有力的存在，使得万有引力定律有了真正的使用价值。推动了天文了真正的使用价值。推动了天文学的发展学的发展. . 引力常量是自然界中少数引力常量是自然界中少数几个最重要的物理常量之一几个最重要的物理常量之一A A公式中公式中G G为引力常量，它是由实验为引力常量，它是由实验测得的，而不是人为规定的测得的，而不是人为规定的B B当当r r趋近于零时，万有引力趋近于趋近于零时，万有引力趋近于无穷大无穷大C Cm m1 1与与m m2 2受到的引力总是大小相等的受到的引力总是大小相等的与与m m1 1、m m2 2是否相等无关是否相等无关D Dm m1 1与与m m2 2受到的引力总是大小相等、受到的引力总是大小相等、方向相反的，是一对平衡力方向相反的，是一对平衡力练习练习.对于万有引力定律的表达式对于万有引力定律的表达式 下面说法中正确的是下面说法中正确的是AC221rmmGF 【例】【例】在一个半径为在一个半径为R R、质量为、质量为M的均匀的均匀球体中，紧贴球的边缘挖去一个半径为球体中，紧贴球的边缘挖去一个半径为R/2R/2的球形空缺后，对位于球心和空缺