【物理 】萬有引力定律課件 2023-2024學(xué)年高一下學(xué)期物理人教版（2019）必修第二冊

2萬有引力定律第七章萬有引力與宇宙航行6.4

生活中的圓周運動第6章

圓周運動（1）行星繞太陽運動的軌道十分接近圓，太陽處在圓心；一、行星與太陽的引力（2）行星做勻速圓周運動；（3）所有行星軌道半徑r的三次方與它公轉(zhuǎn)周期T的二次方的比值都相等，即：問題導(dǎo)入

各行星都圍繞著太陽運行，說明太陽與行星之間的引力是使行星如此運動的主要原因。引力的大小和方向分別是？勻速圓周運動伽利略行星的運動是受到了來自太陽的類似于磁力的作用，與距離成反比。行星的運動是太陽吸引的緣故，并且力的大小與到太陽距離的平方成反比。在行星的周圍有旋轉(zhuǎn)的物質(zhì)作用在行星上，使得行星繞太陽運動。開普勒笛卡爾胡克科學(xué)的足跡行星的運動與地面物體的運動遵從不同的規(guī)律，是”慣性”自行維持的開普勒發(fā)現(xiàn)行星運動三大定律之后，人們就開始尋找行星這樣運動的原因？牛頓在前人對慣性研究的基礎(chǔ)上，他提出牛頓(1643—1727)英國著名的物理學(xué)家使行星沿圓或橢圓運動，需要指向圓心或橢圓焦點的力，這個力應(yīng)該就是太陽對它的引力下面，我們根據(jù)牛頓運動定律及開普勒行星運動定律來討論行星與太陽間的引力。思考與討論1.若行星繞太陽的運動可看作是勻速圓周運動太陽與行星間引力的方向是什么方向？為什么？2.引力大小與什么因素有關(guān)？表達式又是怎樣的呢？3.力與距離成正比嗎？相距越遠的物體受到的力可能越大嗎？4.在我們學(xué)過的知識中，有描述軌道半徑r與周期T之間關(guān)系的公式嗎？太陽行星

ma行星

mr行星繞太陽做勻速圓周運動1.簡化模型若行星質(zhì)量為m，軌道半徑為r，線速度為v，則行星所需要的向心力為：天文觀測可得到行星的公轉(zhuǎn)周期為T，由開普勒第三定律，可得：vM1.若行星繞太陽的運動可看作是勻速圓周運動太陽與行星間引力的方向是什么方向？為什么？（2）行星對太陽的引力跟太陽的質(zhì)量成正比，與行星、太陽之間的距離的二次方成反比。（1）太陽對行星的引力跟行星的質(zhì)量成正比，與行星、太陽之間的距離的二次方成反比。一、行星與太陽的引力結(jié)論：其中均為常量，與行星、太陽均無關(guān)。5.太陽對行星的作用力只跟行星質(zhì)量,半徑有關(guān)嗎？還能從什么角度幫助我們向前更進一步？

與太陽、行星的質(zhì)量成正比，與兩者距離的平方成反比；一、行星與太陽的引力作用力和反作用力太陽與行星間引力的大小：G為比例系數(shù)，與太陽、行星無關(guān)。沿著太陽與行星間的連線方向。太陽與行星間引力的方向：

蘋果成熟之后，落到地面上，是不是也是因為地球的吸引呢？二、月-地檢驗太陽能夠吸引行星圍繞著自己轉(zhuǎn)動：那么月球可以繞地球轉(zhuǎn)動，是不是也是因為地球有類似的引力呢？地球和月球之間也存在引力？蘋果受到重力地球?qū)μO果也存在引力？1.假設(shè)地球?qū)υ虑虻淖饔昧εc太陽對行星的作用力是同一種力，其表達式是怎樣的？2.月球在這個力的作用下做什么運動？其向心加速度的表達式是怎樣的？3.假設(shè)地球?qū)Φ孛嫔系奶O果的力也是同一種力，其表達式是怎樣的？4.蘋果在這個力的作用下做什么運動？其加速度的表達式是怎樣的？5.這兩個加速度之比是多少？思考與討論1.地球和月球之間的吸引力：

二、月-地檢驗2.地球和蘋果之間的吸引力：

地球半徑R=6.4×106m當(dāng)時可以利用的數(shù)據(jù)有：地表重力加速度g=9.8m/s2月地距離r≈60R=3.84×108m月球周期T=27.3天≈2.36×106

s蘋果做自由落體運動：

g=9.8m/s2月球做勻速圓周運動：

Mm3.數(shù)據(jù)表明：地面物體所受地球的引力，月球所受地球的引力，與太陽行星間的引力，都遵循相同的規(guī)律！二、月-地檢驗G為比例系數(shù)，與太陽、行星無關(guān)。萬有引力?。?！

方向：在兩物體的連線上。三、萬有引力定律

r的物理意義：（1）對于可以看做質(zhì)點的物體，r為兩個質(zhì)點之間的距離；（2）對于質(zhì)量分布均勻的球體，r為兩個球心之間的距離；（3）質(zhì)量分布均勻的球體與球外一質(zhì)點，r為質(zhì)點到球心的距離。m1m2r

自然界中任何兩個物體都相互吸引，引力的大小與物體的質(zhì)量m1和m2的乘積成正比，與它們之間距離r的二次方成反比。m1和m2表示兩個物體的質(zhì)量，r表示兩個球心之間的距離萬有引力定律的適用條件三、萬有引力定律

如圖，兩球間的距離為r0。兩球的質(zhì)量分布均勻，質(zhì)量分別為m1、m2，半徑分別為r1、r2，引力常量為G，則兩球間的萬有引力大小為√練習(xí)三、引力常量☆情境導(dǎo)入1、在學(xué)習(xí)彈力時，我們?nèi)绾瓮ㄟ^實驗巧妙的放大桌面的微小形變？微小量放大三、引力常量觀看視頻，對比微小形變實驗，體會卡文迪什實驗的巧妙之處。萬有引力與生活根據(jù)萬有引力定律，自然界中任意兩個物體都要相互吸引，為什么同桌之間并沒有感受到引力呢？假若你與同桌相距0.5m，請粗略計算你與同桌間的引力為多大？(已知G＝6.67×10－11N·m2/kg2).

方向：在兩物體的連線上。三、萬有引力定律

r的物理意義：（1）對于可以看做質(zhì)點的物體，r為兩個質(zhì)點之間的距離；（2）對于質(zhì)量分布均勻的球體，r為兩個球心之間的距離；（3）質(zhì)量分布均勻的球體與球外一質(zhì)點，r為質(zhì)點到球心的距離。m1m2r

自然界中任何兩個物體都相互吸引，引力的大小與物體的質(zhì)量m1和m2的乘積成正比，與它們之間距離r的二次方成反比。m1和m2表示兩個物體的質(zhì)量答案：AD

大本P59B萬有引力定律月球繞地球行星繞太陽地球表面物體G是比例系數(shù)，叫做引力常量，適用于任何兩個物體。（1）單位：（2）大?。海?）引力常量G的測定：三、萬有引力定律放大思想卡文迪什扭秤實驗

由于地球的自轉(zhuǎn)，地面不同位置的人會做半徑不同的勻速圓周運動：1.人在不同位置受到的萬有引力的大小和方向？將地球視為一個規(guī)則的球體將地球視為一個規(guī)則的球體將人視為一個質(zhì)點方向均由人沿半徑指向地心。

四、萬有引力和重力的關(guān)系Ow

引

引將地球視為一個規(guī)則的球體四、萬有引力和重力的關(guān)系Ow

由于地球的自轉(zhuǎn)，地面不同位置的人會做半徑不同的勻速圓周運動：2.人在不同位置，什么力提供向心力？

引

向mg

向

向心力由萬有引力的一個分力去充當(dāng)。按照矢量的平行四邊形法則，萬有引力還會有另一個分力——就是我們以前學(xué)過的重力。將地球視為一個規(guī)則的球體四、萬有引力和重力的關(guān)系Ow

由于地球的自轉(zhuǎn)，地面不同位置的人會做半徑不同的勻速圓周運動：3.人在北極點的受力分析（南極點的情況相同）

引

向=mg

引

向mg=

引重力方向？將地球視為一個規(guī)則的球體四、萬有引力和重力的關(guān)系Ow

由于地球的自轉(zhuǎn)，地面不同位置的人會做半徑不同的勻速圓周運動：4.人在赤道上的受力分析

引

向mg

引

向+mg

引此時重力加速度g最小。

向mg=

引

向從赤道到兩極：隨著緯度增加，向心力減小，重力mg在增大，重力加速度g增大。重力方向？大本P60AC[針對訓(xùn)練]1．(2021·山東等級考)從“玉兔”登月到“祝融”探火，我國星

際探測事業(yè)實現(xiàn)了由地月系到行星際的跨越。已知火星質(zhì)量

約為月球的9倍，半徑約為月球的2倍，“祝融”火星車的質(zhì)

量約為“玉兔”月球車的2倍。在著陸前，“祝融”和“玉兔”都會經(jīng)歷一個由著陸平臺支撐的懸停過程。懸停時，“祝融”與“玉兔”所受著陸平臺的作用力大小之比為

(

)A．9∶1 B．9∶2C．36∶1 D．72∶1大本P60B[答案]

B大本P592．(2022·廣東深圳高一期末)英國物理學(xué)家卡文迪什根據(jù)放大原理利用扭秤測出了萬有引力常量。下述觀點正確的是(

)A．萬有引力常量G沒有單位B．卡文迪什用實驗的方法證明了萬有引力的存在C．兩個質(zhì)量是1kg的質(zhì)點相距1m時，萬有引力的大小為6367ND．在土星和地球上萬有引力常量G的數(shù)值是不同的B小本P133第6題

例2、一個質(zhì)量均勻分布的球體，半徑為2r，在其內(nèi)部挖去一個半徑為r的球形空穴，其表面與球面相切，如下圖所示．已知挖去小球的質(zhì)量為m，在球心和空穴中心連線上，距球心d=6r,處有一質(zhì)量為m2的質(zhì)點，求：（1）被挖去的小球挖去前對m2的萬有引力為多大（2）剩余部分對m2的萬有引力為多大？學(xué)習(xí)目標(biāo)二

填補法求解引力問題11．如圖所示，用一根長為l＝1m的細線，一端系一質(zhì)量為m＝1kg的小球(可視為