萬有引力定律 課件（知識精講+備課精研） 高一下學(xué)期物理滬科版（2020）必修第二冊

第二節(jié)萬有引力定律課堂活動：典型例題1：牛頓在思考月球繞地球運行的原因時，看見一棵樹上落下一個蘋果。為什么蘋果會落下來，而月球卻沒有落下來？萬有引力定律第二節(jié)蘋果相對于地球靜止，受到引力后下落到地面；月球相對于地球有初速度，它受到的引力提供它做圓周運動需要的向心力，改變它運動方向，使月球保持在繞地球運行的軌道上。一、萬有引力1、1684年，牛頓得出，地球?qū)μO果的引力、地球?qū)υ铝恋囊εc太陽對行星的作用力本質(zhì)上都相同。他把這種所有物體之間都存在的相互吸引力叫做萬有引力。2、牛頓對萬有引力的研究：通過計算證明，由于月球與地球的距離是地球半徑的60倍，月球軌道運動的向心加速度等于地面上重力加速度的1/3600

，這就是著名的“月地檢驗”，它跟實際測量的結(jié)果相符。萬有引力定律第二節(jié)二、萬有引力定律1、內(nèi)容：自然界中任何兩個物體都相互吸引，相互間引力的大小與物體質(zhì)量的乘積成正比，與它們之間距離的二次方成反比。2、公式：理解：（1）萬有引力具有普遍性和相互性。（2）定律適用條件是物體看成質(zhì)點；若是兩個質(zhì)量均勻分布的球體，可認為質(zhì)量集中在球心，r為兩個球心間的距離。（3）G是比例系數(shù)，叫做引力常量。萬有引力定律第二節(jié)二、萬有引力定律3、1798年，英國物理學(xué)家卡文迪什利用扭秤裝置，借助光的反射測出極微小的萬有引力，第一次較精確地測出引力常量G＝6.67×10－11N·m2/kg2，驗證了萬有引力定律的正確性。萬有引力定律第二節(jié)石英絲MbdacrrFFmmMm'm'卡文迪什扭秤的主要結(jié)構(gòu)是在石英絲上裝一個平面鏡，利用平面鏡對光線的反射，顯示石英絲極微小的扭轉(zhuǎn)角，從而測量出極微小的萬有引力。萬有引力定律第二節(jié)rrθθθθsRmmMFFm'm'L/2萬有引力定律第二節(jié)“放大引力”①采用杠桿，增大引力力臂②反射光轉(zhuǎn)角是平面鏡轉(zhuǎn)角的2倍③增大標尺與平面鏡的距離卡文迪什扭秤的主要結(jié)構(gòu)是在石英絲上裝一個平面鏡，利用平面鏡對光線的反射，顯示石英絲極微小的扭轉(zhuǎn)角，從而測量出極微小的萬有引力。課堂活動：典型例題2：如圖，兩個足球相隔一定距離放在草坪上處于靜止狀態(tài)。（1）設(shè)兩個足球質(zhì)量均為400g，兩個球心相距r＝30cm，計算兩個足球之間的萬有引力大??；若將它們不斷靠近，當r趨近于0時，它們之間的萬有引力無窮大，你同意這種判斷嗎？說明理由。（2）地球質(zhì)量m地＝5.972×1024kg，地球半徑R＝6.371×106m，地球表面的重力加速度大小g＝9.8m/s2，分別計算地球?qū)ψ闱虻娜f有引力大小以及足球所受重力大小，你發(fā)現(xiàn)了什么？萬有引力定律第二節(jié)F＝1.19×10﹣10N不同意；萬有引力定律適用條件是兩個物體可以看成質(zhì)點，當r趨近于0時，足球不能看成質(zhì)點，無法用萬有引力定律來判斷大小變化情況物體受到的重力大小近似等于地球?qū)ξ矬w的萬有引力大小二、萬有引力定律4、若忽略地球自轉(zhuǎn)的影響，地球表面或附近的物體受到的重力大小近似等于地球?qū)ξ矬w的萬有引力大小。萬有引力定律第二節(jié)課堂活動：典型例題3：質(zhì)量為m的物體A在地球表面受到地球的萬有引力為F，質(zhì)量為2m的物體B離地面高度等于地球半徑，求物體B受到地球的萬有引力大小。萬有引力定律第二節(jié)設(shè)地球質(zhì)量為m地，半徑為R物體A在地球表面時，有：質(zhì)量為2m的物體B離地面高度等于地球半徑處，有：聯(lián)立解得：課堂活動：典型例題4：已知地球半徑R＝6.371×106m，地球表面的重力加速度大小g＝9.8m/s2，若有一個熱氣球上升到離地面20km處，求這一高度處的重力加速度大小g′。萬有引力定律第二節(jié)設(shè)地球質(zhì)量為m地，物體質(zhì)量為m地球表面附近物體所受重力近似等于地球?qū)λ囊υ诘孛嫣?，有：在高為h處，有：教材：問題與思考1．“我們說蘋果落向地球，而不說地球向上運動碰到蘋果，是因為地球的質(zhì)量比蘋果大得多，地球?qū)μO果的引力比蘋果對地球的引力大得多?！边@種說法對嗎？為什么？萬有引力定律第二節(jié)這種說法錯誤。地球和蘋果間的萬有引力一對作用力與反作用力，兩者大小相等。人站在地球上，一般以地球為參照物，觀察到的是蘋果落向地球，所以我們說“蘋果落向地球，而不說地球向上運動碰到蘋果”。如果以蘋果為參照物，也可以說地球向蘋果運動。教材：問題與思考2．簡述如何在卡文迪什扭秤實驗中用“放大法”測量T形架轉(zhuǎn)動的微小角度。萬有引力定律第二節(jié)利用T形架上的平面鏡對入射光的反射，以“放大”石英絲扭轉(zhuǎn)的微小角度。①反射光偏轉(zhuǎn)角是平面鏡偏轉(zhuǎn)角的2倍，這是第一次“放大”；②標尺離平面鏡越遠，光點移動的距離越大，這是第二次“放大”。只要測量光點移動的距離，根據(jù)光路的幾何關(guān)系即可計算石英絲扭轉(zhuǎn)的微小角度。石英絲MbdacrrFF教材：問題與思考3．根據(jù)天文觀測，在距離地球4301.y.處有兩顆恒星，它們的質(zhì)量分別為1×1031kg和6.4×1030kg，半徑分別為4.86×1010m和2.4×109m，它們之間的距離為7.57×1012m。能否用萬有引力定律直接計算它們之間的萬有引力大小？（1.y.為長度單位光年的符號，即光在一年內(nèi)傳播的距離，11.y.=9.46×1015m）萬有引力定律第二節(jié)能。萬有引力定律表述的是兩個質(zhì)點間的吸引力，這兩顆恒星的尺度遠小于它們之間的距離，可視為質(zhì)點。教材：問題與思考4．氫原子是由一個質(zhì)子和一個電子組成的，質(zhì)子的質(zhì)量是1.7×10?27kg，電子的質(zhì)量是9.1×10?31kg。在氫原子中，電子和質(zhì)子相距約5.9×10?11m，兩者間的萬有引力有多大？萬有引力定律第二節(jié)教材：問題與思考5．任何兩個物體間一定存在萬有引力。為什么圖中放在