【物理】万有引力定律 课件-2023-2024学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

7.2万有引力定律问题1：请同学们回忆一下，开普勒三定律的内容是什么?问题2：为什么行星绕太阳如此和谐而又有规律地做近似的圆周运动？【交流讨论】问题1：关于前面的问题，哪些科学家做出重要贡献？一、行星与太阳间的引力伽利略行星的运动是受到了来自太阳的类似于磁力的作用，与距离成反比。行星的运动是太阳吸引的缘故，并且力的大小与到太阳距离的平方成反比。在行星的周围有旋转的物质(以太)作用在行星上，使得行星绕太阳运动。开普勒笛卡尔胡克一切物体都有合并的趋势。科学足迹问题2：在解释行星绕太阳运动的原因这一问题上，为什么牛顿能够成功，而其他科学家却失败了？你认为牛顿成功的关键是什么？牛顿在前人对惯性研究的基础上,开始思考“物体怎样才不沿直线运动”这一问题。他的回答是：以任何方式改变速度（包括改变速度的方向）都需要力。这就是说，使行星沿圆或椭圆运动，需要指向圆心或椭圆焦点的力，这个力应该就是太阳对它的引力。于是，牛顿利用他的运动定律把行星的向心加速度与太阳对它的引力联系起来了。问题3：行星绕太阳做匀速圆周运动，写出行星需要的向心力表达式，并说明式中符号的物理意义。问题4：行星运动的线速度v与周期T

的关系式如何？写出要消去v后的向心力表达式。

问题5：如何应用开普勒第三定律消去周期T？为何要消去周期T？问题6：写出引力F与距离r的比例式，说明比例式的意义。F是太阳对行星的引力，m是行星的质量，r是行星的轨道半径，即球心间距结论：太阳对行星的引力跟受力星体的质量成正比，与行星、太阳距离的二次方成反比。问题7：既然太阳对行星有引力，那么行星对太阳有无引力？它有怎样的定量关系？G比例系数，与太阳、行星无关太阳与行星间的引力大小为：方向：沿着太阳和行星的连线由牛顿第三定律得F=F’【梳理深化】1.科学家的足迹从伽利略、开普勒、笛卡儿到胡克、哈雷、牛顿，科学家们对行星绕太阳运动的问题认识得越来越清楚。m行星质量，r行星到太阳间的距离4.太阳与行星间的引力：太阳与行星间的引力与太阳的质量、行星的质量成正比，与两者距离的二次方成反比3.行星对太阳的引力2.太阳对行星的引力M太阳质量G是比例系数，r为两个球心间的距离。方向：沿着太阳与行星间的连线。二、月—地检验及万有引力【交流讨论】问题1：月球为什么绕地球做圆周运动，和地球绕太阳做圆周运动的力是否相同？问题2：苹果为什么会落地呢？问题3：地球与月球间的力、地球与苹果间的力和太阳与行星间的力是否是同种性质的力？如何证明？地球给苹果的一种力地球对月球的引力，假设同种力。F1F2月球轨道r=60R假定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,同样遵从平方反比定律,则:R=6370km地球表面：月球轨道：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=3.84×108m向心加速度结论：地面物体所受地球的引力、月球所受地球的引力，以及太阳与行星间的引力，是同一种力,且都遵从“与距离的二次方成反比”的关系【交流讨论】三、万有引力定律问题1：那么我们可以展开想象的翅膀，更大胆设想：是否任何两个物体之间都存在这样的力？问题2：什么是万有引力？并举出实例。任何两个物体间都存在这样的力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。日对地、地对月、地球对地面上物体的引力都是其实例。问题3：万有引力定律内容是什么？表达式如何？各字母的物理意义。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m1和m2的乘积成正比，与它们之间距离r的二次方成反比。F为两个物体间的引力m1、m2分别表示两个物体的质量r为两个物体间的距离G为万有引力常量问题4：万有引力定律的适用条件是什么？两个质点或两个均质球体（球心）之间的相互作用问题5：万有引力定律的发现有什么重要意义？（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。四、引力常量问题1：谁最先测量了普通物体间的万有引力，并算出了引力常量的数值？卡文迪什在实验室通过测量几个铅球之间的万有引力，并比较准确地得出了G的数值，G=6.67×10-11N·m2/kg2，它在数值上等于质量是1kg的物体相距1米时的相互作用力。问题2：万有引力常量测定有什么重要意义？卡文迪什在测定引力恒量G，表明万有引力定律适用于地面的任何两个物体，用实验方法进一步证明了万有引力定律的普适性；同时使得包括计算星体质量在内的关于万有引力定律的定量计算成为可能。1.下面关于行星对太阳的引力的说法中正确的是（）A.行星对太阳的引力与太阳对行星的引力是同一性质的力B.行星对太阳的引力与太阳的质量成正比，与行星的质量无关C.太阳对行星的引力远大于行星对太阳的引力D.行星对太阳的引力大小与太阳的质量成正比，与行星的距离成反比A

2.若想检验“使月球绕地球运动的力”与“使苹果落地的力”遵循同样的规律，在已知月地距离约为地球半径60倍的情况下，需要验证（）A．地球吸引月球的力约为地球吸引苹果的力的B．月球公转的加速度约为苹果落向地面加速度的C．自由落体在月球表面的加速度约为地球表面的D．苹果在月球表面受到的引力约为在地球表面的B3.一名宇航员来到一个星球上，如果该星球的质量是地球质量的一半，它的直径也是地球直径的一半，那么这名宇航员在该星球上所受的万有引力大小是他在地球上所受万有引力大小的(

)A.0.25倍B.0.5倍C.2倍D.4倍C4.要使两物体间的万有引力减小到原来的

，下列办法不可采用的是（）A．使物体的质量各减小一半，距离不变B．使其中一个物体的质量减小到原来的，距离不变C．使两物体间的距离增为原来的2倍，质量不变D．使两物体间的距离和质量都减为原来的D5.如图，r远大于两球的半径，但两球半径不能忽略，

而两球的质量均匀分布，大小分别为m1与m2，则两球

间万有引力大小为(

)A.

B.