《万有引力定律》课件

《万有引力定律》主要内容一、行星与太阳间的引力二、月-地检验三、万有引力定律四、引力常量主要内容一、行星与太阳间的引力二、月-地检验三、万有引力定律四、引力常量说明：1.看作匀速圆周运动2.拓展内容加行星环绕太阳的原因？一、行星与太阳间的引力

1.定性关系

什么模型？一、行星与太阳间的引力

1.定性关系

什么模型？一、行星与太阳间的引力

1.定性关系

什么模型？太阳引力F什么因素？F与m、r有关1.定性关系：

F与m、r有关2.定量关系（1）F

与r？一、行星与太阳间的引力

m日

如何表达an？（1）F

与r？m日

（1）F

与r？如何表达an？m日

行星所需的向心力多大？

（1）F

与r？m日

牛顿第二定律需

行星所需的向心力多大？（1）F

与r？

m日

牛顿第二定律供需

（1）F

与r？行星所受的引力多大？

m日

半径r和周期T的关系？牛顿第二定律

（1）F

与r？m日

开普勒第三定律

（1）F

与r？牛顿第二定律

m日

牛顿第二定律

开普勒第三定律

（1）F

与r？

m日

牛顿第二定律

开普勒第三定律

（1）F

与r？

m日

一、行星与太阳间的引力

1.定性关系2.定量关系（1）F

与r？（2）F与M日？

一、行星与太阳间的引力

1.定性关系2.定量关系（1）F

与r？（2）F与M日？

mM日

一、行星与太阳间的引力

1.定性关系2.定量关系（1）F

与r？（2）F与M日？

一、行星与太阳间的引力

1.定性关系2.定量关系（1）F

与r？（2）F与M日？

1.定性关系2.定量关系（1）F

与r？（2）F与M日？

1.定性关系2.定量关系（1）F

与r？（2）F与M日？

一、行星与太阳间的引力

1.定性关系2.定量关系（1）F

与r？（2）F与M？

G

常量，

与太阳、行星都没有关系F与r、m有关

二、月-地检验

二、月-地检验

假设1行星与太阳间，卫星与地球间的作用力是同一性质的。

二、月-地检验

如何验证

二、月-地检验

1.地心系两卫星模型

如何验证

12地

<1>供需

12地

<1>供需

<2>

12地

<1>供需

<2>

12地

二、月-地检验

2.地心系苹果月球模型如何验证

假设2地球对苹果的吸引也是同一种引力。

<1>

<2>

12地

苹月地

<月>

苹月地

<苹><月>

苹月地

<苹><月>

<苹>

<月>

苹月地

<苹>

<月>

苹月地

二、月-地检验

三、万有引力定律

1.内容

三、万有引力定律

1.内容牛顿三、万有引力定律

2.追求简洁统一开普勒牛顿哥白尼四、引力常量

卡文迪什四、引力常量

四、引力常量

2.测量

依据：

装置：卡文迪什扭秤石英丝石英丝引力F

太小，怎么办？三次放大：石英丝三次放大：增大F的力臂引力F

太小，怎么办？石英丝三次放大：增大F的力臂平面镜反射石英丝三次放大：增大F的力臂平面镜反射增大平面镜与标尺间距离论证

启示观察现象推导练习

若我们知道磁场对电子的作用力f

与电子运动的速度v

有关,又发现电子在磁场中做匀速圆周运动的半径r

与电子运动的速度v

成正比。

据此你能推出f

与v

的关系吗？论证假设启示论证证据启示假设如何推导出引力与距离的平方成反比？如何检验万有引力定律？思考探究一行星与太阳间的引力情境导引行星所做的匀速圆周运动与我们平常生活中见到的匀速圆周运动是否符合同样的动力学规律?如果是,分析行星的受力情况。要点提示

行星所做的匀速圆周运动与平常我们见到的匀速圆周运动一样,符合同样的动力学规律,遵守牛顿第二定律F=。行星受到太阳的吸引力,此力提供行星绕太阳运转的向心力。知识归纳1.模型简化(1)将行星绕太阳的椭圆运动看成匀速圆周运动,太阳对行星的引力提供了行星做匀速圆周运动的向心力。(2)将天体看成质点,且质量集中在球心上。如图所示。2.太阳对行星的引力(1)推导(2)结论太阳对不同行星的引力,与行星的质量m成正比,与行星和太阳间距离r的二次方成反比。3.行星对太阳的引力

4.行星与太阳间的引力

迁移应用例1(多选)下列关于太阳对行星的引力的说法正确的是(

)A.太阳对行星的引力提供行星做匀速圆周运动的向心力B.太阳对行星引力的大小与太阳的质量成正比,与行星和太阳间的距离的二次方成反比C.太阳对行星的引力是由实验得出的D.太阳对行星的引力规律是由开普勒行星运动规律和行星绕太阳做匀速圆周运动的规律推导出来的答案

AD解析

太阳对行星的引力提供行星做匀速圆周运动的向心力,其大小是牛顿结合开普勒行星运动定律和圆周运动规律推导出来的,它不是实验得出的,但可以通过天文观测来检验其正确性,故选项A、D正确,C错误。太阳对行星的引力大小与行星的质量成正比,与行星和太阳间距离的二次方成反比,故选项B错误。规律方法

正确认识太阳与行星间的引力(1)太阳与行星间的引力大小与三个因素有关:太阳质量、行星质量、太阳与行星间的距离。太阳与行星间引力的方向沿着二者的连线方向。(2)太阳与行星间的引力是相互的,遵守牛顿第三定律。答案

C探究二对万有引力定律的理解情境导引如图甲所示,两个挨得很近的人之间的万有引力是不是很大呢?如图乙所示,设想将一个小球放到地球的中心,小球受到的万有引力又是多少呢?要点提示

两个挨得很近的人,不能看作质点,不能根据万有引力定律求他们间的万有引力。小球放到地球的中心,万有引力定律已不适用。地球的各部分对小球的吸引力是对称的,对称抵消,小球受的万有引力是零。知识归纳2.万有引力的四个特性

特性内

容普遍性万有引力不仅存在于太阳与行星、地球与月球之间,宇宙间任何两个有质量的物体之间都存在着这种相互吸引的力相互性两个有质量的物体之间的万有引力是一对作用力和反作用力,总是满足大小相等,方向相反,作用在两个物体上宏观性地面上的物体之间的万有引力一般比较小,与其他力比较可忽略不计,但在质量巨大的天体之间或天体与其附近的物体之间,万有引力起着决定性作用特殊性两个物体之间的万有引力只与它们本身的质量和它们间的距离有关,而与它们所在空间的性质无关,也与周围是否存在其他物体无关画龙点睛

任何有质量的物体间都存在万有引力,一般情况下,质量较小的物体之间万有引力忽略不计,只考虑天体间或天体对其附近的物体的万有引力。迁移应用例2有一质量为m0、半径为R的密度均匀球体,在距离球心O为2R的地方有一质量为m的质点,现在从质量为m0的球体中挖去一半径为

的小球体,如图所示,求剩下部分对m的万有引力F的大小。规律方法“填补法”在引力求解中的应用挖去一球体后,剩余部分不再是质量分布均匀的球体,不能直接利用万有引力定律公式求解。可先将挖去部分补上来求引力,求出完整球体对质点的引力F1,再求出被挖去部分对质点的引力F2,则剩余部分对质点的引力为F=F1-F2。变式训练2如图所示,一个质量为m的匀质实心球,半径为R。如果从球的正中心挖出一个直径为R的球,放在相距为d的地方。求两球之间的引力大小。探究三万有引力与重力的关系情境导引如图所示,人站在地球(地球被视为规则的球体)的不同位置,比如赤道、两极或者其他位置,人随地球的自转而做半径不同的匀速圆周运动,请思考:(1)人在地球的不同位置,受到的万有引力大小一样吗?(2)人在地球的不同位置,哪个力提供向心力?大小相同吗?受到的重力大小一样吗?要点提示

(1)根据万有引力定律F=G可知,人在地球的不同位置,受到的万有引力大小一样。(2)万有引力的一个分力提供人随地球转动需要的向心力,在地球的不同位置,向心力不同,重力是万有引力的另一个分力,所以人在地球的不同位置,受的重力大小不一样。知识归纳1.重力为地球引力的分力

2.重力和万有引力的大小关系(1)重力与纬度的关系如图所示。

(2)重力、重力加速度与高度的关系。由于地球的自转角速度很小,所以一般情况下可忽略自转的影响。

迁移应用点拨地球表面的重力加速度和在离地心距离为4R处的重力加速度均由地球对物体的万有引力产生,在不考虑地球自转的情况下,物体在某一位置所受万有引力跟其重力相等。答案

D规律方法

万有引力和重力关系的处理方法

变式训练3火星的质量和半径分别约为地球的,地球表面的重力加速度为g,则火星表面的重力加速度约为(

)A.0.2g B.0.4g C.2.5g D.5g答案

B变式训练