高一物理人教版必修二第六章：6.3万有引力定律

基本要求1.了解万有引力定律发现的思路和过程,知道重物下落与天体运动的统一性。2.知道万有引力是一种存在于所有物体之间的吸引力。3.知道万有引力定律公式的适用范围,会用万有引力定律公式解决简单的引力计算问题。发展要求1.了解万有引力定律在科学史上的意义。2.体会科学规律发现过程中猜想与求证的重要性。说明不要求计算空心球体与质点间的万有引力。第三节万有引力定律问题1.行星为什么能够绕太阳运转而不会飞离太阳?问题2.行星与太阳间的引力与什么因素有关?问题3.可以根据哪些已知规律推导出推出太阳与行星间的引力遵从的是什么样的规律?问题回顾,引发猜想又是什么力使得地面的物体不能离开地球总要落回地面呢?创设情境,再现历史牛顿的思考<2>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?<1>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?<3>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!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!一、月—地检验r月R地月——地检验过程展示当时已知:重力加速度g=9.8m/s2;地球的半径R=6.4×106m;月-地的距离r=60R;月球的公转周期T=27.3天设质量为m的物体在月球轨道上运动的加速度(月球公转的向心加速度)为a,则地球对月球的力,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?牛顿的思考牛顿的这一大胆的推广,充分体现了牛顿非凡的智慧!牛顿的智慧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:3、条件:两个质点或两个均质球体之间的相互作用;若是两个均匀的球体,应是两球心间距。r为两质点(球心)间的距离。二、万有引力定律(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、意义万有引力定律的验证哈雷彗星回归预测哈雷彗星1682年8月出现1758年12月25日晚回归哈雷三、引力常量G=?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【思考】对于一个十分微小的物理量该采用什么方法测量?——放大法引力常量的测量—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6.67×10-11N4、引力常量:G=6.67×10－11

N·m2/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=2.0×1030kg,地球质量为m=6.0×1024kg,日地之间的距离为R=1.5×1011mF=GMm/R2=6.67×10-11×2.0×1030×6.0×1024/(1.5×1011)2=3.5×1022(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课堂小结万有引力定律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。2、公式:

r:质点(球心)间的距离引力常量:G=6.67×10－11

N·m2/kg23、条件:质点或均质球体4、理解:普遍性、相互性、宏观性、特殊性m2m1FFr对万有引力的理解1、万有引力具有普遍性:它普遍存在于宇宙中任何有质量的物体之间,是物质之间的四大基本相互作用之一。2、万有引力具有相互性:两物体间的引力,是一对作用力和反作用力,符合牛顿第三定律。4、万有引力具有宏观性:只有质量巨大的天体间,万有引力的存在才有宏观物理意义。3、万有引力具有独立性:两物体间的引力,只与它们的质量及距离有关,不管它们之间是否还有其它作用力。过程总结纵观万有引力定律的发现历程,你觉得科学发现的一般过程是什么?你能概括一下吗?

①对现象的一般观察;②提出假设;③运用逻辑(包括数学)得出推论;④通过实验对推论进行检验;

⑤对假说进行修正和推广。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()r1rr2D公式中的r应为球心之间的距离关于万有引力的说法,正确的有()A．物