6.3萬有引力定律—人教版高中物理必修二課件(共30張PPT)

1、PPT模板： PPT素材： PPT圖表： PPT下載： PPT教程： 資料下載： 范文下載： 試卷下載： 教案下載： PPT論壇： PPT課件： 語文課件： 數(shù)學課件： 英語課件： 美術(shù)課件： 科學課件： 物理課件： 化學課件： 生物課件： 地理課件： 歷史課件： c第3節(jié) 萬有引力定律萬有引力定律 高中物理人教版必修2 第五章 萬有引力與航天 開普勒第一定律開普勒第一定律 （幾何定律）（幾何定律）所有的行星圍繞太陽運動的軌道都是橢圓，所有的行星圍繞太陽運動的軌道都是橢圓，太陽處在所有橢圓的一個焦點上。太陽處在所有橢圓的一個焦點上。開普勒第二定律開普勒第二定律 （面積定律）（面積定律）對于每一

2、個行星而言，太陽和行星的連線在對于每一個行星而言，太陽和行星的連線在相等的時間內(nèi)掃過的面積相等。相等的時間內(nèi)掃過的面積相等。開普勒第三定律開普勒第三定律 （周期定律）（周期定律）所有行星的軌道的半長軸的三所有行星的軌道的半長軸的三次方跟公轉(zhuǎn)周期的二次方的比次方跟公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等。值都相等。（一）開普勒定律（一）開普勒定律kTa23 什么力來維持行星繞太陽的什么力來維持行星繞太陽的運動呢？運動呢？科學的足跡1、伽利略：一切物體都有合并的趨勢，這種趨勢導致物體做圓周運動。2、開普勒：受到了來自太陽的類似與磁力的作用。3、笛卡兒：在行星的周圍有旋轉(zhuǎn)的物質(zhì)(以太）作用在行星上，使得行星繞太

3、陽運動。4、胡克、哈雷等:受到了太陽對它的引力，證明了如果行星的軌道是圓形的，其所受的引力大小跟行星到太陽的距離的二次方成反比，但沒法證明在橢圓軌道規(guī)律也成立。5、牛頓：在前人研究的基礎上，憑借他超凡的數(shù)學能力證明了：如果太陽和行星間的引力與距離的二次方成反比，則行星的軌跡是橢圓.并且闡述了普遍意義下的萬有引力定律。伽利略伽利略笛卡爾笛卡爾胡克胡克哈雷哈雷牛牛 頓頓 下面就讓我們踏著牛頓探索的足跡下面就讓我們踏著牛頓探索的足跡,經(jīng)歷一經(jīng)歷一次發(fā)現(xiàn)萬有引力定律的過程吧！次發(fā)現(xiàn)萬有引力定律的過程吧！2MmFGr寫成等式：（二）太陽與行星間的引力（二）太陽與行星間的引力22322/vFmrmvr T

4、FrrkT，2MmFr再再由由牛牛頓頓第第三三定定律律得得：其其中中G G為為比比例例系系數(shù)數(shù), ,與與太太陽陽行行星星都都沒沒有有關(guān)關(guān)系系. .一、牛頓的思考牛頓的思考牛頓的思考牛頓的思考牛頓猜測：太陽與行星間、牛頓猜測：太陽與行星間、地球與蘋果間、地球與月地球與蘋果間、地球與月亮間的力是不是同一種力亮間的力是不是同一種力呢？呢？牛頓（牛頓（16431727 ）英國科學家英國科學家于是牛頓就作了非常著于是牛頓就作了非常著名的名的“月月-地地”檢驗檢驗.二、月地檢驗猜想:月亮的運動是受到地球的引力作用82:603.8 109.827.3?,?已已知知mrrmgsgT；月月地地地地月月月月天天

5、= = 2 2. . 7 73 32 24 43 36 60 00 0 s s 求求 : :a a再再求求a a22282322324()3.810(27.3243600)2.69109.83643602.6910arrTmsga：月月月月地地月月地地月月解解三、更進一步的推廣 萬有引力定律（1）定律表述：自然界中）定律表述：自然界中兩個物體都是相互吸兩個物體都是相互吸引的，引力的大小跟這兩個物體的質(zhì)量成正比，跟它引的，引力的大小跟這兩個物體的質(zhì)量成正比，跟它們的距離的二次方成反比們的距離的二次方成反比在它們連線上在它們連線上.（2）公式表示：）公式表示： 122m mFGr（3 3）引力常量

6、）引力常量G G適用于任何兩個物體適用于任何兩個物體; ;它在數(shù)值上等它在數(shù)值上等于兩個質(zhì)量都是于兩個質(zhì)量都是1kg1kg的物體相距的物體相距1m1m時的相互作用力時的相互作用力. .有力證據(jù)觀察獲得規(guī)律觀察獲得規(guī)律得到萬有引力定律得到萬有引力定律猜想原因猜想原因數(shù)學演繹得到規(guī)律數(shù)學演繹得到規(guī)律進一步猜想進一步猜想猜想得到檢驗猜想得到檢驗更大膽的猜想更大膽的猜想 物理學中許多重大理論的發(fā)物理學中許多重大理論的發(fā)現(xiàn)，不是簡單實驗結(jié)果的總結(jié)，現(xiàn)，不是簡單實驗結(jié)果的總結(jié)，它需要直覺和想象力、大膽的它需要直覺和想象力、大膽的猜想和假設，再引入合理的模猜想和假設，再引入合理的模型，深刻的洞察力、嚴謹?shù)臄?shù)

7、型，深刻的洞察力、嚴謹?shù)臄?shù)學處理和邏輯思維，是一個充學處理和邏輯思維，是一個充滿艱辛和曲折的過程。滿艱辛和曲折的過程。鞏固訓練題11.要使兩物體間的萬有引力減小到原來的1/4,下列方法不可采用的是 ( )A.使兩物體的質(zhì)量各減小一半,距離不變B.使其中一個物體的質(zhì)量減小到原來的1/4,距離不變C.使兩物體間的距離增為原來的2倍,質(zhì)量不變D.使兩物體間的距離和質(zhì)量都減為原來的1/4D四、萬有引力常量G的測定1789年年,即在牛頓發(fā)現(xiàn)萬有引力即在牛頓發(fā)現(xiàn)萬有引力定律一百多年以后定律一百多年以后,英國物理學英國物理學家卡文迪許（家卡文迪許（17311810）,巧妙地利用扭秤裝置巧妙地利用扭秤裝置,第

8、一次在第一次在實驗室里比較準確地測出了引實驗室里比較準確地測出了引力常量力常量.11226.6725910./GN mkg11226.6710./GN mkg2:萬萬有有引引力力定定律律M mFGr標準值:常用值:假設質(zhì)量分別是50Kg,間距為0.5m.- -1 11 11 12 22 22 2- -7 7m m m m5 50 05 50 0解解: :F F= = G G= = 6 6. . 6 67 71 10 0N Nr r0 0. . 5 5= = 6 6. . 6 67 71 10 0 N N 1 1N N鞏固訓練題2試估算同桌的兩位同學之間的萬有引力.兩個物體兩個物體距離距離引力的

9、數(shù)量引力的數(shù)量級級蘋果與蘋果蘋果與蘋果10cm10-8N成人與成人成人與成人1m10-7N萬噸輪與萬萬噸輪與萬噸輪噸輪100m100N地球與月球地球與月球4108m1020N太陽與地球太陽與地球約約1011m1022N說明：說明： 一般物體間的萬有引力可忽略不計，天體間一般物體間的萬有引力可忽略不計，天體間的萬有引力則決定了天體的運動。的萬有引力則決定了天體的運動。 如圖,兩球的半徑分別為r1和r2, 而球的質(zhì)量分布均勻,大小分別為m1,m2,則兩球間的萬有引力大小為( ) A. B. C. D.G Gm m m m1 12 2r r2 2G Gm m m m1 12 2r r2 21 1G

10、Gm m m m1 12 2r r2 21 1+ +r r( () )2 2G Gm m m m1 12 2r r2 21 1+ +r r( () )2 2+ +r rr rm m1 1m m2 2r r1 12 2r r鞏固訓練題3D對于質(zhì)量分布均勻的球體之間對于質(zhì)量分布均勻的球體之間,無論距無論距離遠近都可以視為質(zhì)點用公式計算離遠近都可以視為質(zhì)點用公式計算.萬有引力定律適用條件萬有引力定律只適用質(zhì)點間引力大小的計算萬有引力定律只適用質(zhì)點間引力大小的計算. . 當兩物體是質(zhì)量均勻分布的球體時當兩物體是質(zhì)量均勻分布的球體時, ,式中的式中的r r是指兩是指兩球心間距離球心間距離. .若物體不能

11、視為質(zhì)點若物體不能視為質(zhì)點, ,則可把每一個物體視為若干則可把每一個物體視為若干個質(zhì)點的集合個質(zhì)點的集合, ,然后按定律求出各質(zhì)點間的引力然后按定律求出各質(zhì)點間的引力, ,再矢再矢量合成合力量合成合力. .應用時注意：應用時注意：1普遍性普遍性:任何物體之間都存在任何物體之間都存在. 2相互性相互性:符合牛頓第三定律符合牛頓第三定律. 3宏觀性宏觀性:只對宏觀物體有意義只對宏觀物體有意義.設想把質(zhì)量為設想把質(zhì)量為m的物體放在地球的中心的物體放在地球的中心,地球質(zhì)量為地球質(zhì)量為M,半徑為半徑為R,則物體與地球間的則物體與地球間的萬有引力是（萬有引力是（ ）A零零B無窮大無窮大D無法確定無法確定C

12、2RMmG解析：地心周圍的物體對放到地心處的物體解析：地心周圍的物體對放到地心處的物體的萬有引力的合力為零，所以選項的萬有引力的合力為零，所以選項A正確正確A思考鞏固訓練題4思考： 課本P71 問題與練習 2五、重力與萬有引力F萬萬F1GNSO O1 1在赤道上一個質(zhì)量為在赤道上一個質(zhì)量為1kg的物體隨地球自轉(zhuǎn)的物體隨地球自轉(zhuǎn)所需要的向心力為多大？所需要的向心力為多大？在兩極呢？在兩極呢？想一想：重力隨著緯度的想一想：重力隨著緯度的變化應該有什么規(guī)律呢？變化應該有什么規(guī)律呢？鞏固訓練題5 知道萬有引力常量知道萬有引力常量G的數(shù)值的數(shù)值,地球質(zhì)量就可求地球質(zhì)量就可求得得.若已知若已知G6.6710-11Nm2/kg2,g=9.8m/s2,地地球半徑球半徑R6.4106m,求地球的質(zhì)量是多少？求地球的質(zhì)量是多少？解解:物體在地球表面受到的重力可以認為和萬有引力相物體在地球表面受到的重力可以認為和萬有引力相等等,則則:222mm gGGgRRgRkgGMM（10）M地地物物物物地地6 6 2 2地地9 9. . 8 86 6. . 4 46 6. . 0 02 26 6. . 6 67 7 測定引力常量的重要意義1證明了萬有引力的存在2“開創(chuàng)了測量弱力的新時代” （英國物理學家玻印廷語）3使得萬有引力定律有了真正的實用價值，可測定遠離地球的一些天