物理必修2萬有引力定律上課課件

1、6.3萬有引力定律是什么原因使行星繞太陽運動呢是什么原因使行星繞太陽運動呢？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！ 由此猜想：蘋果受到的重力和月球受到的引由此猜想：蘋果受到的重力和月球受到的引力可能就是同一性質(zhì)的力。力可能就是同一性質(zhì)的力。 是否任意兩個物體之間都存在相互的吸引力呢？是否任意兩個物體之間都存在相互的吸引力呢？ 牛頓在前人研究的基礎(chǔ)上，經(jīng)過一系列的牛頓在前人研究的基礎(chǔ)上，經(jīng)過一系列的想象、假設(shè)、理想實驗、類比、歸納，總想象、假設(shè)、理想實驗

2、、類比、歸納，總結(jié)了地球?qū)Φ孛嫔系奈矬w的引力、太陽對結(jié)了地球?qū)Φ孛嫔系奈矬w的引力、太陽對行星的引力、以及行星對衛(wèi)星的引力，都行星的引力、以及行星對衛(wèi)星的引力，都遵守相同的規(guī)律，是同一性質(zhì)的力。牛頓遵守相同的規(guī)律，是同一性質(zhì)的力。牛頓把這種引力規(guī)律做了推廣，終于發(fā)現(xiàn)了萬把這種引力規(guī)律做了推廣，終于發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律，發(fā)表于他有引力定律，發(fā)表于他1687年出版的年出版的自自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理中。中。Rr“月月地地”檢驗示意圖檢驗示意圖牛頓猜測：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

3、頓（16431727 ）英國科學(xué)家英國科學(xué)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.目的：檢驗地面上的重力與地球吸引月球是否是同一性質(zhì)的力？目的：檢驗地面上的重力與地球吸引月球是否是同一性質(zhì)的力？牛頓月地檢驗的基本思路：牛頓月地檢驗的基本思路：假設(shè)假設(shè)維持月球繞地球運動的力以及地面物體所受的引力和太陽與行星維持月球繞地球運動的力以及地面物體所受的引力和太陽與行星之間的力遵循同一規(guī)律。（已知月球軌道半徑之間的力遵循同一規(guī)律。（已知月球軌道半徑r是地球半徑是地球半徑R的的60倍倍 ） （1）將物體放在地球表面上所受引力為：將物體放在地球表面上所受引力為：月地檢驗月地

4、檢驗 21RGMmF （2）將物體放在月球軌道上所受引力為：）將物體放在月球軌道上所受引力為： 22rGMmF （3）兩者比值：）兩者比值：22212601rRFF2601ga物體在月球軌道上運動的加速度物體在月球軌道上運動的加速度a與地球表面的加速度與地球表面的加速度g之比之比為：為：232/1072. 2601smga（4）當(dāng)時已經(jīng)比較精確地測定月球與地球的距離）當(dāng)時已經(jīng)比較精確地測定月球與地球的距離r384400km、月球的公轉(zhuǎn)周期為、月球的公轉(zhuǎn)周期為27.3天。我們天。我們想一個可行的方法，測出月球軌道上某物體的加速想一個可行的方法，測出月球軌道上某物體的加速度。度。 結(jié)論：地面物體所

5、受地球的引力、月球結(jié)論：地面物體所受地球的引力、月球繞地球運動所受的引力，與太陽、行星繞地球運動所受的引力，與太陽、行星間的引力遵循同一規(guī)律間的引力遵循同一規(guī)律。 （2）公式表示：）公式表示： 122m mFGr（3 3）引力常量）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)值上它在數(shù)值上等于兩個質(zhì)量都是等于兩個質(zhì)量都是1kg1kg的物體相距的物體相距1m1m時的相互作用時的相互作用力力. .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(dāng)兩物體是質(zhì)量均勻分布的球體時當(dāng)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

6、間距離球心間距離. .若物體不能視為質(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(yīng)用時注意：應(yīng)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.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(xué)演繹得到規(guī)律數(shù)學(xué)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我不

7、知道世人怎樣看我，但我自己以為我不過像一個在海邊玩耍的孩子，不時為發(fā)現(xiàn)比尋常更為美麗的一塊卵石或一片貝殼而沾沾自喜，至于展現(xiàn)在我面前的浩翰的真理海洋，卻全然沒有發(fā)現(xiàn)。-牛頓DrFrFmmmm扭秤實驗的物理思想和科學(xué)方法：扭秤裝置把微小力扭秤實驗的物理思想和科學(xué)方法：扭秤裝置把微小力轉(zhuǎn)變成力矩來反映，扭轉(zhuǎn)角度又通過光標(biāo)的移動來反轉(zhuǎn)變成力矩來反映，扭轉(zhuǎn)角度又通過光標(biāo)的移動來反映從而確定物體間的萬有引力映從而確定物體間的萬有引力。第一個稱量地球的卡文迪許第一個稱量地球的卡文迪許11226.6725910./GN mkg11226.6710./GN mkg標(biāo)準(zhǔn)值:常用值:122m mFGrG值的物理含

8、義：值的物理含義： 兩個質(zhì)量為兩個質(zhì)量為1kg的物體相距的物體相距1m時，時，它們之間萬有引力為它們之間萬有引力為6.6710-11 N測出測出G值的值的意義：意義： 證明萬有引力定律的正確；證明萬有引力定律的正確；開創(chuàng)了微開創(chuàng)了微小量測量的先河，使科學(xué)放大思想得到推小量測量的先河，使科學(xué)放大思想得到推廣；廣； 卡文迪許被稱為卡文迪許被稱為“第一個稱量地球質(zhì)第一個稱量地球質(zhì)量的人量的人”！ 一粒芝麻重的幾千分之一一粒芝麻重的幾千分之一假設(shè)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

9、= = 6 6. . 6 67 71 10 0N Nr r0 0. . 5 5= = 6 6. . 6 67 71 10 0 N N 1 1N N試估算同桌的兩位同學(xué)之間的萬有引力.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。G Gm m m m1 12 2r r2 2G Gm m m m1 12 2r r2 21 1G 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 rD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.F萬萬F1GNSO O1 1A零零B無窮大無窮大D無法確定無法確定C2RMmG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