人教版高中物理必修二第六章万有引力与航天第三节万有引力定律(28张ppt).ppt

1、6.3 万 有 引 力 定 律,人教版高中物理必修二第六章万有引力与航天,丹东市第十四中学 孙德发,在第六章前两节,我们追寻牛顿等人的足迹,学习了行星的运动、太阳与行星间的引力。 本节课,我们还要继续追寻牛顿的足迹，通过“重新发现”万有引力定律，来进一步体会科学规律发现的思路和过程.,在太阳系中，行星为什么都会绕太阳公转， 而不会飞离太阳呢？,太阳系结构示意图,【思考一】,牛顿的发现已经告诉我们： 是太阳对行星的引力， 才使行星能绕太阳公转而不会飞离。,并且太阳与行星间的引力，满足：,月球为什么也会绕地球公转， 也不会飞离地球呢？,对此，牛顿认为： 是地球对月球的引力，使月球绕地球公转而不飞离

2、地球。,【思考二】,月球绕地球公转,为什么树上熟透的苹果会掉下来落到地面上？,对此，牛顿认为： 是地球对地面上苹果的引力，才使苹果下落。,【思考三】,太阳对行星的引力 地球对月球的引力 地球对地面上苹果的引力,它们是同一种性质的力吗？都遵从相同的规律吗？,？,引起牛顿猜想,牛顿发现,但这需要理论和实际检验,下面请看课本中介绍的（月 地检验）,牛顿对引力的猜想,？,一、月-地检验,1、理论推导：,假定地球对月球的引力,也同样满足：,月球轨道半径:R月=60R地 地球对月球的引力:F月= F地 由牛顿第二定律得 ： 月球绕地球公转的加速度：a月,在牛顿的时代，已能比较精确测定：月球与地球的距离 3

3、.8108m，月球公转周期 T=27.3天，地球的自由落体加速度 g=9.8m/s2 由向心加速度公式得：,实际测量计算与假设的理论推导结果一致,即：月球公转轨道半径 r=3.8108m,2、实际测量计算,一、月-地检验,月球公转的向心加速度：,3、月 地检验的结果： 太阳对行星的引力 地球对地面上物体的引力 地球对月球的引力,它们都是同一种性质的力，都遵循相同的规律。,宇宙中的一切物体间都有引力， 且都满足:,由此牛顿大胆设想：,1687年牛顿发表了科学史上最伟大的定律 -万有引力定律,下面我们就来学习万有引力定律的知识,1.内容：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

4、力的大小F与物体的质量m1和m2的乘积成正比，与它们的距离r的二次方成反比.,2.公式：,m1,m2 -两物体的质量 r -两物体间的距离 G -比例系数，叫引力常量，适用于任何物体，G的国际单位：,Nm2/kg2,二、万有引力定律,3.关于万有引力的理解, 具有普遍性：任何两个物体之间都存在引力（大到天体小到微观粒子），万有引力是自然界中物体间的基本相互作用之一。,具有相互性：万有引力也具有相互性，符合牛顿第三定律, 具有宏观性：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它的存在才有宏观的意义。在微观世界中，万有引力可以忽略不计。,4.关于公式 的适用条件： （理想情况）

5、 计算两个质点间引力大小 （实际情况） 计算间距远大于物体大小的两个物体间引力大小（物体可看成质点） 如：太阳与行星间；地球与月球间,r 为两质点间的距离,r为两天体中心的距离, 对于质量分布均匀的两个球体，可视为质量集中于球心,r为物体到地心的距离,r为两球心间的距离,由公式,当两物体之间的距离 时,两个物体可视为质点，公式适用，则两物体之间的引力,可知：,由此有人得出：当两物体间的距离 时,则两物体之间的引力 。,【解析】 ： 当两物体间距离 时，物体不能看成质点， 公式 已不再适用，故观点错误。,【典例分析1】,这种观点正确。,你认为这种观点对吗？,牛顿虽然发现万有引力定律 ， 但却无法

6、算出两个物体间万有引力的大小， 因为他不知道引力常量G的值。 100多年后终有人站出来，解决了他的难题。 这个人名叫卡文迪许，英国物理学家。,1798年，英国物理学家卡文迪许巧妙地利用扭秤装置, 利用铅球间的引力作用，采取放大法比较准确地测出了引力常量G的数值。,引力常量G的测量实验 -扭秤实验,三、引力常量G的测量,引力常量数值为：,卡文迪许扭秤实验测量结果：,引力常量G的含义表示两质量m1=m2=1kg的 匀质小球，相距r=1m时，小球万有引力的大小。,测定引力常量G的重要意义：,1、用实验证明了万有引力的存在。 2、使万有引力定律公式有了真正的实用价值， 可以计算天体间的引力大小。,1、

7、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：,3、条件: 质点（或可当做质点）、均质球体,4、理解:普遍性、相互性、宏观性,【知识整合】,万有引力定律,大麦哲伦云和小麦哲伦云是银河系外离地球最近的星系 （很遗憾，在北半球看不见）.大麦哲伦云的质量为太阳 质量1010倍，即 ，小麦哲伦云的质量为太阳 质量的109倍，两者相距 ，求它们间的引力？,解析：有万有引力定律得,说明：星系之间的万有引力很大，具有宏观性,【典例分析2】,1、请计算两个60kg相距1m的人之间的万有引力？进而说明为什么当两个人接近时不会吸在

8、一起?分析物体受力时是否需要考虑物体间的万有引力？ 说明：两人之间的引力很小，且远小于它们与地面间的摩擦力，故两人不会吸在一起；一般受力分析时可不考虑物体间引力。,【课堂练习】,2、一个质子由两个u夸克和一个d夸克组成。 一个夸克的质量是 求两个夸克 相距 时的万有引力?,解析：由万有引力定律得：,说明：微观粒子间的万有引力非常小，有时可以忽略不计。,【课堂练习】,牛顿的猜想：,引力的检验：,牛顿的推广：,万有引力定律的检验：,万有引力定律:,“天上”的力与“人间”的力是同一种力,月-地检验,宇宙中一切物体间都有引力,卡文迪许引力常量G的测量实验,课堂小结,根据万有引力定律和牛顿第二定律说明：开普勒第三定 律 中k是一个与行星