教育专题：万有引力定律.ppt

根据牛顿的朋友对他根据牛顿的朋友对他根据牛顿的朋友对他根据牛顿的朋友对他晚年谈话的回忆，当牛顿晚年谈话的回忆，当牛顿晚年谈话的回忆，当牛顿晚年谈话的回忆，当牛顿思考月球绕地球运行的原思考月球绕地球运行的原思考月球绕地球运行的原思考月球绕地球运行的原因时，苹果偶然落地引起因时，苹果偶然落地引起因时，苹果偶然落地引起因时，苹果偶然落地引起了他的遐想。了他的遐想。了他的遐想。了他的遐想。地球对月球的力，地球对月球的力，地球对地面上物体的力，地球对地面上物体的力，太阳对行星的力，太阳对行星的力，是不是同一种力呢？是不是同一种力呢？牛顿的思考：牛顿的思考：万有引力定律的发现过程万有引力定律的发现过程苹果与月亮受到的力苹果与月亮受到的力可能是同一种力可能是同一种力!可能是地球表面的重可能是地球表面的重力延伸到月亮。力延伸到月亮。而且而且都是类似太阳都是类似太阳与与行星间的引力，它们都行星间的引力，它们都应遵从应遵从“与距离与距离的二次的二次方成反比方成反比”的关系。的关系。牛顿的猜想：牛顿的猜想：检验目的检验目的检验目的检验目的：维持月球绕地球转动的力维持月球绕地球转动的力维持月球绕地球转动的力维持月球绕地球转动的力和和和和地球上使苹果下地球上使苹果下地球上使苹果下地球上使苹果下 落的力落的力落的力落的力是否为同一性质的力是否为同一性质的力是否为同一性质的力是否为同一性质的力检验方法检验方法检验方法检验方法：若两个力都满足满足：若两个力都满足满足：若两个力都满足满足：若两个力都满足满足“平方反比平方反比平方反比平方反比”定律，则为定律，则为定律，则为定律，则为 同一性质的力同一性质的力同一性质的力同一性质的力。假设假设假设假设两个力都满足两个力都满足两个力都满足两个力都满足“平方反比平方反比平方反比平方反比”定律，由牛顿第二定律：定律，由牛顿第二定律：定律，由牛顿第二定律：定律，由牛顿第二定律：2 2RMmGF1=mg=已知月球绕地球转动的轨道半径是地球半径的已知月球绕地球转动的轨道半径是地球半径的已知月球绕地球转动的轨道半径是地球半径的已知月球绕地球转动的轨道半径是地球半径的6060倍倍倍倍，则，则，则，则2 2rMmGF2=ma=月2 2rMGa=g36001=月事实是否如此事实是否如此？当时已知的一些量：当时已知的一些量：地表重力加速度：地表重力加速度：g=9.8m/s2 地球半径：地球半径：R=6400103m 月亮周期：月亮周期：T=27.3天天2.36106s 月亮轨道半径：月亮轨道半径：r 60R？计算验证：计算验证：计算结果：计算结果：地球对月球的力，地球对月球的力，地球对地面上物体的力，地球对地面上物体的力，太阳对行星的力，太阳对行星的力，是同一种力是同一种力,且且都遵从都遵从“与距与距离离的二次的二次方成反比方成反比”的关系的关系结论：结论：既然太阳行星间、既然太阳行星间、地球月球间、地球物体地球月球间、地球物体间有引力，那么任何两间有引力，那么任何两个有质量的物体间是否个有质量的物体间是否也都有这样的引力呢？也都有这样的引力呢？牛顿的思考：牛顿的思考：1、内容：、内容：自然界中自然界中任何两个物体任何两个物体都相互吸引，都相互吸引，引力的大小与物体的引力的大小与物体的质量质量m1和和m2的乘积的乘积成成正比正比，与它们之间与它们之间距离距离r的二次方的二次方成成反比反比。2、公式：、公式：引力常量：引力常量：引力常量：引力常量：G=G=?3、条件、条件：两个两个质点质点或两个或两个均质球体均质球体之间的相互作用之间的相互作用r为两质点（球心）间的距离。为两质点（球心）间的距离。二、万有引力定律（二、万有引力定律（1687年）年）万有引力定律的验证万有引力定律的验证:哈雷彗星回归预测哈雷彗星回归预测实际：实际：1758 年年12 月月25 日晚回归日晚回归哈雷哈雷万有引力定律万有引力定律-1687年年 彗星彗星1682 年年8 月出现月出现,哈哈雷在雷在1705年预测彗星将于年预测彗星将于 1759年左右回归。年左右回归。引力常量的测量引力常量的测量卡文迪许扭称实验卡文迪许扭称实验(1789年年)卡文迪许卡文迪许 英国剑桥大学英国剑桥大学卡文迪许实验室卡文迪许实验室引力常量的测量引力常量的测量卡文迪许扭称实验卡文迪许扭称实验(1789年年)物理含义：物理含义：物理含义：物理含义：两个质量为两个质量为两个质量为两个质量为1kg1kg的物体相距的物体相距的物体相距的物体相距1m1m时，时，时，时，它们之间万有引力为它们之间万有引力为它们之间万有引力为它们之间万有引力为6.67106.6710-11-11 N N引力常量：引力常量：G=6.671011 Nm2/kg2 一粒芝麻重的几千分之一一粒芝麻重的几千分之一!为什么我们感觉不到周围物体的引力呢？为什么我们感觉不到周围物体的引力呢？粗略计算粗略计算:两个质量为两个质量为50kg，相距，相距0.5m的物体之间的引力？的物体之间的引力？那么那么那么那么太阳与地球之间的万有引力又是多大呢？太阳与地球之间的万有引力又是多大呢？太阳与地球之间的万有引力又是多大呢？太阳与地球之间的万有引力又是多大呢？已知：太阳的质量为已知：太阳的质量为已知：太阳的质量为已知：太阳的质量为M=2.010M=2.0103030kgkg，地球质量为地球质量为地球质量为地球质量为m=6.010m=6.0102424kgkg，日地之间的距离为日地之间的距离为日地之间的距离为日地之间的距离为R=1.510R=1.5101111mmF=GMm/R2=6.6710=6.6710-11-112.0102.01030306.0106.0102424/(1.510/(1.5101111)2 2 =3.51022(N)能拉断直径为能拉断直径为9000km的钢柱的钢柱!太阳对质量为太阳对质量为50kg的人，引力很小，不到的人，引力很小，不到0.3N我们感受不到太阳的引力我们感受不到太阳的引力1、内容：、内容：自然界中自然界中任何两个物体任何两个物体都相互吸都相互吸引，引力的大小与物体的引，引力的大小与物体的质量质量m1和和m2的乘积的乘积成成正正比比，与它们之间，与它们之间距离距离r的二次方的二次方成成反比反比。2、公式：、公式：r：质点：质点(球心球心)间的距离间的距离引力常量：引力常量：G=6.671011 Nm2/kg23、条件、条件:质点质点或或均质球体均质球体m2m1FFr设行星绕恒星的运动轨道是圆，则其运行周设行星绕恒星的运动轨道是圆，则其运行周期期T的平方与其运行轨道半径的平方与其运行轨道半径R的三次方之比的三次方之比为常数，即，那么为常数，即，那么k的大小决定于（的大小决定于（）A、只与行星质量有关、只与行星质量有关B、只与恒星质量有关、只与恒星质量有关C、与行星及恒星的质量都有关、与行星及恒星的质量都有关D、与恒星的质量及行星的速率有关、与恒星的质量及行星的速率有关例题分析例题分析B1.要使两物体间的万有引力减小到原来的要使两物体间的万有引力减小到原来的1/4，下列办法，下列办法可采用的是（可采用的是（）A.使两个物体质量各减小一半，距离不变使两个物体质量各减小一半，距离不变 B.使其中一个物体的质量减小到原来的使其中一个物体的质量减小到原来的1/4，距离不变，距离不变 C.使两物体的距离增为原来的使两物体的距离增为原来的2倍，质量不变倍，质量不变 D.距离和两物体质量都减小为原来的距离和两物体质量都减小为原来的1/4课堂练习ABC2.2.操场两边放着半径为操场两边放着半径为操场两边放着半径为操场两边放着半径为r r1 1、r r2 2，质量分别为，质量分别为，质量分别为，质量分别为mm1 1、mm2 2的篮球和足球，两者的直线间距为的篮球和足球，两者的直线间距为的篮球和足球，两者的直线间距为的篮球和足球，两者的直线间距为r r，这两球间的万，这两球间的万，这两球间的万，这两球间的万有引力大小为（有引力大小为（有引力大小为（有引力大小为（）A.B.A.B.C.D.C.D.无法判断无法判断无法判断无法判断课堂练习Cr3.3.地球的半径为地球的半径为地球的半径为地球的半径为R R，地球表面处物体所受的重力地球表面处物体所受的重力地球表面处物体所受的重力地球表面处物体所受的重力为为为为mgmg，近似等于物体所受的万有引力。关于物近似等于物体所受的万有引力。关于物近似等于物体所受的万有引力。关于物近似等于物体所受的万有引力。关于物体在下列位置所受万有引力大小的说法中，正体在下列位置所受万有引力大小的说法中，正体在下列位置所受万有引力大小的说法中，正体在下列位置所受万有引力大小的说法中，正确的是（确的是（确的是（确的是（）A.A.离地面高度离地面高度离地面高度离地面高度 R R 处为处为处为处为4mg 4mg B.B.离地面高度离地面高度离地面高度离地面高度 R R 处为处为处为处为 C.C.离地面高度离地面高度离地面高度离地面高度 2R 2R 处为处为处为处为 D.D.离地面高度离地面高度离地面高度离地面高度2R2R 处为处为处为处为4mg4mg 课堂练习C