万有引力定律[下学期]新人教版.ppt

发现万有引力的思路及过程、发现万有引力的思路及过程、万有引力定律的推导万有引力定律的推导.教学目教学目标标一、知一、知识识目目标标1.了解万有引力定律得出的思路和了解万有引力定律得出的思路和过过程程.2.理解万有引力定律的含理解万有引力定律的含义义并会推并会推导导万有引力万有引力定律定律.3.知道任何物体知道任何物体间间都存在着万有引力，且遵循都存在着万有引力，且遵循相同的相同的规规律律.二、能力目二、能力目标标1.培养学生在培养学生在处处理理问题时问题时，要抓住主要矛盾，要抓住主要矛盾，简简化化问题问题，建立模型的能力与方法，建立模型的能力与方法.2.培养学生的科学推理能力培养学生的科学推理能力.三、德育目三、德育目标标通通过过牛牛顿顿在前人的基在前人的基础础上上发现发现万有引力的思万有引力的思想想过过程，程，说说明科学研究的明科学研究的长长期性、期性、连续连续性及性及艰艰巨性巨性.教学重点教学重点1.万有引力定律的推万有引力定律的推导导.2.万有引力定律的内容及表万有引力定律的内容及表达公式达公式.教学教学难难点点1.对对万有引力定律的理解万有引力定律的理解.2.使学生能把地面上的物体使学生能把地面上的物体所受的重力与其他星球与地球所受的重力与其他星球与地球之之间间存在的引力是同性存在的引力是同性质质的力的力联联系起来系起来.教学方法教学方法1.对对万有引力定律的推理万有引力定律的推理采用分析推理、采用分析推理、归纳总结归纳总结的的方法方法.2.对对疑疑难问题难问题的的处处理理采采用用讲讲授法、例授法、例证证法法.定律的推导定律的推导推推导导万万有有引引力力定定律律的的立立足足点点：将将行行星星运运动动的的椭椭圆圆轨轨道道简简化化成成圆圆形形轨轨道道来来讨讨论论。因因为为行行星星绕绕太太阳阳的的运运动动是是匀匀速速圆圆周周运运动动，所所以以太太阳阳对对行行星星的的引引力力F是是提提供供行行星星做做圆周运动的向心力，即：圆周运动的向心力，即：式中式中r是太阳和行星间的距离，是太阳和行星间的距离，v是行星运动的线速度，是行星运动的线速度，m是行星的质量。是行星的质量。根椐圆周运动中的周期根椐圆周运动中的周期T和速度和速度v的关系式：的关系式：，则有：，则有：从上节课知识可知，从上节课知识可知，是是个个常常量量，则则有有下下述述结结论论：行行星星和和太太阳阳之之间间的的引引力力跟行星的质量成正比，跟行星到太阳的距离的二次方成反比。跟行星的质量成正比，跟行星到太阳的距离的二次方成反比。根椐牛顿第三定律，行星与太阳间的引力是相互作用的，是大小相等、性质根椐牛顿第三定律，行星与太阳间的引力是相互作用的，是大小相等、性质相同的力（一对反作用力）牛顿认为，这个引力与行星的质量成正比，也应和太相同的力（一对反作用力）牛顿认为，这个引力与行星的质量成正比，也应和太阳的质量成正比。阳的质量成正比。即有：即有：写成等式有：写成等式有：G是是一一个个常常量量，对对任任何何行行星星都都相相同同。将将此此关关系系式式用用到到月月球球绕绕地地球球运运动动及及其其它它天天体体运运动动中中，发发现现它它们们间间的的引引力力跟跟太太阳阳与与行行星星的的引引力力遵遵循循同同样样的的规规律律。从从而而牛牛顿顿将将此规律推广到自然界中任意两个物体之间，得到具有普遍意义的此规律推广到自然界中任意两个物体之间，得到具有普遍意义的万有引力定律万有引力定律。万有引力定律的适用条件万有引力定律只适用于质点间引力大小的计算。当两物体间的距离远远大于每个物体的尺寸时，物体可以看成质点，可直接使用万有引力定律计算。当两物体是质量均匀分布的球体时，它们间的引力也可直接用公式计算，但式中的r是指两球心间距离。当研究物体不能看成质点时，可以把物体假想分割成无数个质点，求出两个物体上每个质点与另一物体上所有质点的万有引力，然后求合力（此方法仅给学生提供一种思路。）2.万有引力定律：万有引力定律：（1）内内容容：自自然然界界中中任任何何两两个个物物体体都都是是相相互互吸吸引引的的，引引力力的的大大小小跟跟这这两两个个物物体体的的质质量量的的乘乘积积成成正正比比，跟跟它它们们的的距距离离的的二二次次方成反比方成反比.(2)公式：公式：（3）疑疑问问：在在日日常常生生活活中中，我我们们各各自自之之间间或或人人与与物物体体间间，为为什么都什么都对这对这种作用没有任何感种作用没有任何感觉觉呢？呢？这这是是因因为为一一般般物物体体的的质质量量与与星星球球的的质质量量相相比比太太小小了了，它它们们之之间间的的引引力力太太小小了了，所所以以我我们们不不易易感感觉觉到到.下下一一节节课课的的卡卡文文迪迪许许的的精精巧的扭秤巧的扭秤实验实验将将为为我我们验证们验证.（4）各物理量的含各物理量的含义义及及单单位位r表示两个具体物体相距很远时，物体可以视为质点表示两个具体物体相距很远时，物体可以视为质点.如果是规如果是规则形状的均匀物体，则形状的均匀物体，r为它们的几何中心间的距离为它们的几何中心间的距离.单位为单位为“米米”.G为万有引力常量，为万有引力常量，G=6.6710-11，单位为，单位为Nm2/kg2.这个引力常量的出现要比万有引力定律晚一百多年哪！是英国这个引力常量的出现要比万有引力定律晚一百多年哪！是英国的物理学家卡文迪许测出来的，我们下节课就要学习的物理学家卡文迪许测出来的，我们下节课就要学习.(5)扩扩展思路展思路牛牛顿顿想想验验证证地地面面上上的的物物体体的的重重力力与与月月地地间间、行行星星与与太太阳阳间间的的引引力力是是同同种种性性质质的的力力，他他做做了了著著名名的的“月月地地”检检验验，请请同同学学们们阅阅读读课课本本第第105页页有有关关内内容容.然然后后归归纳纳一下他的思路一下他的思路.如如果果重重力力与与星星体体间间的的引引力力是是同同种种性性质质的的力力，都都与与距距离离的的二二次次方方成成反反比比关关系系，那么那么月球月球绕绕地球做近似地球做近似圆圆周运周运动动的向心加速度就的向心加速度就应该应该是重力加速度的是重力加速度的1/3600.牛牛顿计顿计算了月球的向心加速度，算了月球的向心加速度，结结果果证证明是明是对对的的.如如果果我我们们已已知知地地球球质质量量为为5.891024kg.地地球球半半径径为为6.37106m.同同学学们们试试计计算算一一下月球下月球绕绕地球的向心加速度是多大？地球的向心加速度是多大？同学同学们们通通过计过计算算验证验证:为为了了验验证证地地面面上上的的重重力力与与月月球球绕绕地地球球运运转转的的向向心心力力是是同同一一性性质质的的力力，还还提提出出一一个个理理想想实实验验：设设想想一一个个小小月月球球非非常常接接近近地地球球，以以至至于于几几乎乎触触及及地地球球上上最最高高的的山山顶顶，那那么么使使这这个个小小月月球球保保持持轨轨道道运运动动的的向向心心力力当当然然就就应应该该等等于于它它在在山山顶顶处处所所受受的的重重力力.如如果果小小月月球球突突然然停停止止做做轨轨道道运运动动，它它就就应应该该同同山山顶顶处处的的物物体体一一样样以以相相同同速速度度下下落落.如如果果它它所所受受的的向向心心力力不不是是重重力力，那那么么它它就就将将在在这这两两种种力力的的共共同同作作用用下下以以更更大大的速度下落，的速度下落，这这是与我是与我们们的的经验经验不符的不符的.所以，是同性所以，是同性质质的力的力.（6）万有引力定律万有引力定律发现发现的重要意的重要意义义万有引力定律的发现，对物理学、天文学的发展具有深远的影响万有引力定律的发现，对物理学、天文学的发展具有深远的影响.它把地面上它把地面上物体运动的规律和天体运动的规律统一了起来物体运动的规律和天体运动的规律统一了起来.在科学文化发展上起到了积极的在科学文化发展上起到了积极的推动作用，解放了人们的思想，给人们探索自然的奥秘建立了极大的信心，人们推动作用，解放了人们的思想，给人们探索自然的奥秘建立了极大的信心，人们有能力理解天地间的各种事物有能力理解天地间的各种事物.三、巩固三、巩固练习练习（出示（出示题题目）目）1.要要使使两两物物体体间间的的万万有有引引力力减减小小到到原原来来的的1/4，下下列列办办法法不不可可采采用用的是的是A.使两物体的使两物体的质质量各减小一半，距离不量各减小一半，距离不变变B.使其中一个物体的使其中一个物体的质质量减小到原来的量减小到原来的1/4，距离不，距离不变变C.使两物体使两物体间间的距离增的距离增为为原来的原来的2倍，倍，质质量不量不变变D.距离和距离和质质量都减量都减为为原来的原来的1/42.火火星星的的半半径径是是地地球球半半径径的的一一半半，火火星星的的质质量量约约为为地地球球质质量量的的1/9；那那么么地地球球表表面面50kg的的物物体体受受到到地地球球的的吸吸引引力力约约是是火火星星表表面面同同质质量量的物体受到火星吸引力的的物体受到火星吸引力的倍倍.3.两两个个大大小小相相同同的的实实心心小小铁铁球球紧紧靠靠在在一一起起时时，它它们们之之间间的的万万有有引引力力为为F.若若两两个个半半径径为为原原来来2倍倍的的实实心心大大铁铁球球紧紧靠靠在在一一起起，则则它它们们之之间间的万有引力的万有引力为为A.4FB.2FC.8FD.16F参考答案：参考答案：1.B3.D四、小小结结（出示内容）（出示内容）通过这节课的学习，我们了解并知道：1.得出万有引力定律的思路及方法得出万有引力定律的思路及方法.2.任何两个物体任何两个物体间间存在着相互作用的引力的一般存在着相互作用的引力的一般规规律：即律：即其中其中G为为万有引力常量，万有引力常量，r为为两物两物间间的距离的距离.五、作五、作业业1.P107，2，3，42.思考思考题题：(1)某星球的质量约为地球的9倍，半径约为地球的一半，若从地球上高h处平抛一物体，射程为60米，则在该星球上，从同样高度，以同样的初速度平抛同一物体，射程应为多少？(2)已知地球的半径为R，自转角速度为，地球的表面的重力加速度为g,在赤道上空相对地球静止的同步卫星离开地面的高度是多少？参考答案：(1)10米(2)六、板六、板书设计书设计第第一一节节万有引力定律万有引力定律应用牛顿第三定律开普勒三定律向心力公式万有引力定律的推导七、素七、素质质能力能力训练训练1.关于万有引力定律的正确关于万有引力定律的正确说说法是法是()A.天天体体间间万万有有引引力力与与它它们们的的质质量量成成正正比比，与与它它们们之之间间的的距距离离成成反反比比B.任任何何两两个个物物体体都都是是相相互互吸吸引引的的，引引力力的的大大小小跟跟两两个个物物体体的的质质量量的的乘乘积积成正比，跟它成正比，跟它们们的距离平方成反比的距离平方成反比C.万有引力与万有引力与质质量、距离和万有引力恒量都成正比量、距离和万有引力恒量都成正比D.万有引力定律万有引力定律对质对质量大的物体适用，量大的物体适用，对质对质量小的物体不适用量小的物体不适用2.地地球球的的质质量量为为5.891024kg，月月球球的的质质量量是是7.271022kg.月月球球表表面面到到地地球球的的距距离离是是3.84108m.月月球球的的半半径径为为1.68106m，则则月月球球表表面面上上质质量量为为60kg的的人人，受受到到地地球球的的引引力力为为，受受到到月月球球的的引引力力为为.3.下列下列说说法正确的是法正确的是()A.万有引力定律是卡文迪万有引力定律是卡文迪许发现许发现的的B.中的中的G是一个比例常数，是没有是一个比例常数，是没有单单位的位的C.万有引力定律只是万有引力定律只是严严格适用于两个格适用于两个质质点之点之间间D.两两物物体体引引力力的的大大小小与与质质量量成成正正比比，与与此此两两物物间间距距离离平平方方成成反反比比4.地地球球对对月月球球有有相相当当大大的的万万有有引引力力，而而且且月月球球对对地地球球也也有有万万有有引引力，力，为为什么它什么它们们不靠在一起，其原因是不靠在一起，其原因是()A.不不仅仅地地球球对对月月球球有有万万有有引引力力，而而且且月月球球对对地地球球也也有有万万有有引引力力，这这两个力大小相等方向相反，互相平衡两个力大小相等方向相反，互相平衡B.地球地球对对月球的引力月球的引力还还不不够够大大C.不不仅仅地地球球对对月月球球有有万万有有引引力力，而而且且太太阳阳系系里里其其他他星星球球对对月月球球也也有万有引力，有万有引力，这这些力的合力些力的合力为为零零D.万有引力不断改万有引力不断改变变月球的运月球的运动动方向，使得月球方向，使得月球绕绕地球运行地球运行5.如如图图所所示示，两两球球的的半半径径分分别别为为r1和和r2，且且远远小小于于r,而而球球质质量量均均匀匀分布，大小分分布，大小分别为别为m1和和m2，则则两球两球间间的万有引力大小的万有引力大小为为()A.B.C.D.6.行星行星绕绕太阳做太阳做圆圆周运周运动动的向心力都是由的向心力都是由提供的提供的.7.太太阳阳质质量量约约为为月月球球质质量量的的2.7107倍倍，太太阳阳离离地地球球的的距距离离约约为为月月球球离离地地球球距距离离的的3.9102倍，倍，试试比比较较太阳和月球太阳和月球对对地球的引力地球的引力.参考答案：参考答案：1.B2.0.16N;103.1N3.C4.D5.D6.太阳太阳对对行星的万有引力行星的万有引力7.太阳太阳对对地球的引力地球的引力为为月球月球对对地地球引力的球引力的177.5倍倍