高中物理第六章萬(wàn)有引力與航天萬(wàn)有引力定律課件新人教版必修(2).ppt

1、當(dāng)每個(gè)人都認(rèn)為月亮不往下掉的時(shí)候，只有牛頓這樣的人才能看到月亮正在往下掉。 瓦萊里,1666年夏末的一個(gè)溫暖的傍晚，在英格蘭林肯郡烏爾斯索普，一個(gè)腋下夾著一本書的年輕人走在他母親的花園里，坐在一棵樹(shù)下，開(kāi)始埋頭讀他的書，當(dāng)他翻動(dòng)書頁(yè)時(shí)，他頭頂?shù)臉?shù)枝中有樣?xùn)|西晃動(dòng)起來(lái)。一個(gè)歷史上最著名的蘋果落了下來(lái)，打在23歲的伊薩克牛頓的頭上。恰巧在那天，牛頓正苦苦思索著一個(gè)問(wèn)題：是什么力量使月亮在保持環(huán)繞地球運(yùn)行的軌道上，以及使行星保持在環(huán)繞在太陽(yáng)的軌道上？為什么打中他腦袋的蘋果會(huì)墜落到地上？正是從思考這一問(wèn)題開(kāi)始，最終找到了問(wèn)題的答案萬(wàn)有引力定律。,蘋果落地的故事,第三節(jié): 萬(wàn)有引力定律,學(xué)習(xí)目標(biāo) 1.

2、了解萬(wàn)有引力定律的發(fā)現(xiàn)的思路和過(guò)程，知道地球上重物下落與天體運(yùn)動(dòng)的統(tǒng)一. 2. 學(xué)會(huì)用萬(wàn)有引力定律解決簡(jiǎn)單引力計(jì)算，知道定律的含義和適應(yīng)條件. 3. 了解測(cè)量引力常數(shù)的測(cè)定的重要意義.,一、牛頓發(fā)現(xiàn)萬(wàn)有引力的思路 問(wèn)題提出 1. 行星為何能圍繞太陽(yáng)做圓周運(yùn)動(dòng)? 太陽(yáng)對(duì)行星的引力使得行星保持在繞太陽(yáng)運(yùn)行的軌道上. 2. 月球?yàn)槭裁茨車@地球做圓周運(yùn)動(dòng)? 月球、地球也是天體,運(yùn)動(dòng)情況與太陽(yáng)和行星類似,因此猜想是地球?qū)υ虑虻奈乖虑虮３衷诶@地球運(yùn)行的軌道上. 3. 人造衛(wèi)星為什么能圍繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)? 4. 地面上物體受到的力與上述力相同嗎? 5. 根據(jù)以上四個(gè)問(wèn)題的探究，你有何猜想?,一、牛頓發(fā)

3、現(xiàn)萬(wàn)有引力的思路 問(wèn)題提出 1. 行星為何能圍繞太陽(yáng)做圓周運(yùn)動(dòng)? 太陽(yáng)對(duì)行星的引力使得行星保持在繞太陽(yáng)運(yùn)行的軌道上. 2. 月球?yàn)槭裁茨車@地球做圓周運(yùn)動(dòng)? 月球、地球也是天體,運(yùn)動(dòng)情況與太陽(yáng)和行星類似,因此猜想是地球?qū)υ虑虻奈乖虑虮３衷诶@地球運(yùn)行的軌道上. 3. 人造衛(wèi)星為什么能圍繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)? 人造衛(wèi)星繞地球運(yùn)動(dòng)與月球類似，也應(yīng)是地球?qū)πl(wèi)星的引力使人造衛(wèi)星保持在繞地球運(yùn)行的軌道上.,一、牛頓發(fā)現(xiàn)萬(wàn)有引力的思路 問(wèn)題提出 1. 行星為何能圍繞太陽(yáng)做圓周運(yùn)動(dòng)? 2. 月球?yàn)槭裁茨車@地球做圓周運(yùn)動(dòng)? 3. 人造衛(wèi)星為什么能圍繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)? 4. 地面上物體受到的力與上述力相同嗎?

4、地面上的物體之所以落回來(lái)，是因?yàn)槭艿街亓Φ淖饔茫诟呱缴弦彩侨绱?，說(shuō)明重力必定延伸到很遠(yuǎn)的地方. 5. 根據(jù)以上四個(gè)問(wèn)題的探究，你有何猜想? “天上”的力與“人間”的力應(yīng)屬于同一種性質(zhì)的力. 6. 怎樣才能驗(yàn)證天上”的力與“人間”的力是同一種性質(zhì)的力呢？,一、牛頓發(fā)現(xiàn)萬(wàn)有引力的思路 月地檢驗(yàn) 1.月地檢驗(yàn)的目的是什么? 驗(yàn)證“天上”的力與“人間”的力是同一種性質(zhì)的力. 2.月地檢驗(yàn)的驗(yàn)證原理是怎樣的? 假定上述猜想成立，即維持月球繞地球運(yùn)動(dòng)的力與使得蘋果下落的力是同一種力，同樣遵從“平方反比”律，那么，由于月球軌道半徑約為地球半徑（蘋果到地心的距離）的60倍，所以月球軌道上一個(gè)物體受到的引力，

5、比它在地面附近時(shí)受到的引力要小，前者只有后者的1/602。 根據(jù)牛頓第二定律，物體在月球軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度（月球公轉(zhuǎn)的向心加速度）也就應(yīng)該是它在地面附近下落時(shí)的加速度(自由落體加速度)的1/602.,理論推導(dǎo): 下列是當(dāng)時(shí)可以測(cè)量的數(shù)據(jù): 地表重力加速度：g = 9.8m/s2 地球半徑： R = 6400103m 月亮周期： T = 27.3天2.36106s 月亮軌道半徑： r 60R,？,計(jì)算驗(yàn)證：,計(jì)算結(jié)果：,檢驗(yàn)結(jié)果： 月球繞地球作近似圓周運(yùn)動(dòng)的向心加速度十分接近地面重力加速度的1/3600，這個(gè)重要發(fā)現(xiàn)為牛頓發(fā)現(xiàn)萬(wàn)有引力提供了有力的證據(jù)。,更大膽的猜想： 自然界任何兩個(gè)物體之間是

6、否也存在這樣的吸引力？,二、萬(wàn)有引力定律 自然界中任何兩個(gè)物體都是相互吸引的，引力的大小跟這兩個(gè)物體的質(zhì)量m1和m2的乘積成正比，跟它們的距離r 的二次方成反比。,G 為引力常量，r 為兩物體的中心距離。,表達(dá)式：,1.實(shí)驗(yàn)思路、方法： 由萬(wàn)有引力公式將直接測(cè)量量（m1、m2、r、F）來(lái)表示間接測(cè)量量（G） 將微小量巧妙地“放大”，如觀察微小形變時(shí)：厚壁扁玻璃瓶的形變 、“光放大”桌面的形變 2.裝置介紹:T形架、石英絲、鏡尺、M球和m球,引力常量的測(cè)量扭秤實(shí)驗(yàn),三、萬(wàn)有引力定律的驗(yàn)證,引力,扭轉(zhuǎn)力矩,金屬絲扭轉(zhuǎn),平面鏡扭轉(zhuǎn),金屬絲 扭轉(zhuǎn)角度,反射光轉(zhuǎn)動(dòng),光點(diǎn)移動(dòng),引力力矩,放大,放大,放大,

7、2.扭稱原理流程圖：,5、卡文迪許扭稱實(shí)驗(yàn)的意義 證明了萬(wàn)有引力的存在，使萬(wàn)有引力定律進(jìn)入了真正實(shí)用的時(shí)代； 開(kāi)創(chuàng)了微小量測(cè)量的先河，使科學(xué)放大思想得到推廣； 卡文迪許被稱為“第一個(gè)稱量地球質(zhì)量的人” G 值的物理含義：兩個(gè)質(zhì)量為1kg的物體相距1m時(shí)，它們之間萬(wàn)有引力為6.6710-11N,四、對(duì)萬(wàn)有引力定律的理解 1.適用條件 嚴(yán)格地講，萬(wàn)有引力只有適用于質(zhì)點(diǎn)間的相互作用。 兩個(gè)質(zhì)量分布均勻的球體間的相互作用，也可用萬(wàn)有引力定律來(lái)計(jì)算，其中r 是兩個(gè)球體球心間的距離。 2.萬(wàn)有引力的相互性：兩個(gè)物體相互作用的引力是一對(duì)作用力和反作用力，他們大小相等，方向相反，分別作用在兩個(gè)物體上。,拓展要求,3.萬(wàn)有引力的普適性：萬(wàn)有引力是普遍存在于宇宙中任何有質(zhì)量的物體之間的相互吸引力，它是自然界中物質(zhì)之間的基本相互作用之一，任何客觀存在的兩部分有質(zhì)量的物體之間都存在著這種相互作用。 4.萬(wàn)有引力的宏觀性：通常情況下