【高中物理】万有引力定律课件2022-2023学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册.pptx

第 七 章 万有引力与宇宙航行太阳对行星的引力提供向心力，那这个力的大小有什么样的定量关系？F太阳行星v情景引入消去v消去T公式推导类比法牛 三牛三方向：沿着太阳与行星间的连线。公式推导万有引力定律G在数值上等于两个质量都是1kg的物体相距1m时的相互作用力1.内容：自然界中任何两个物体都相互吸引，引力的方向在它们的连线上，引力的大小F与物体的质量m1和m2的乘积成正比，与它们的距离r的二次方成反比.2.公式：G-比例系数，叫引力常量，适用于任何物体，G的国际单位：Nm2/kg2m1m2FFr3.万有引力的理解(1)普遍性：(2)相互性：(3)宏观性：通常情况下万有引力非常小，只有在质量巨大的天体间或天体与物体间它的存在才有宏观的物理意义。在微观世界中，粒子的质量都非常小，粒子间的万有引力很不显著，万有引力可以忽略不计。在分析地球表面物体受力时，也不考虑其他物体对它的万有引力(1)理想情况：仅适用于两个质点间引力大小的计算4.万有引力公式的适用条件(2)实际情况：若两个物体间的距离远大于物体本身大小时，两个物体可近似看成质点。r r 为两质点间的距离 为两质点间的距离rFm2m1F质量分布均匀的球体，可视为质量集中于球心。rFFrr 为两球心间的距离为两球心间的距离注意：（1）当r 0时,万有引力公式已不再适用，而不是引力F趋于无穷大。（2）当r 时,F 0，但仍有引力，只是很小。F FrO月-地检验假设地球与月球间的相互作用力跟太阳与行星间的作用力是同一种性质的力由牛顿第二定律，月球绕地球做圆周运动的向心加速度：假设地球对苹果的吸引力也是同一种性质的力苹果自由落体的加速度：因地-月间距约为地球半径的60倍：月在牛顿的时代，已能比较精确测定：月球与地球的距离 3.8108 m月球公转周期 T=27.3天地球的自由落体加速度 g=9.8 m/s2求月球公转的向心加速度即月球公转轨道半径 r=3.8108 mF FrO即实际测量与假设结果一致！解：解：月-地检验太阳与行星间的引力:万有引力的猜想：万有引力的检验：推 广：万有引力定律的检验：万有引力定律的得出:“天上”的力与“人间”的力是同一种力月 地检验宇宙中一切物体间都有引力引力常量 G 的测量实验G 的物理意义:表示两质量 m1=m2=1 kg 的匀质小球，相距 r=1 m 时万有引力的大小 1.用实验证明了万有引力的存在。2.使万有引力定律公式有了真正的实用价值。3、开创了测量弱力的新时代,使科学放大思想得到了推广。引力常量=6.6710 11 11 2 2/2 2重力与万有引力的关系物体随地球自转物体受重力作用万有引力总结：（2）赤道：向心力最大，重力最小；（3）两极：重力最大，向心力为零，重力=万有引力；（1）向心力、重力、万有引力不在一条直线上；黄金代换式地球自转可忽略地球表面物体无向心力=天体质量未知 代换天体质量地球重力加速度g 及其变化（1）地球表面（2）某高度处的重力加速度Rhr（3）某深度处的重力加速度（矿井问题）地球重力加速度g 及其变化地球表面：矿井底部：Rdr地球不瓦解的最小密度=./最小密度为：=./地球平均密度为：=./例.一 个 质 量 均 匀 分 布 的 球 体，半 径 为2r，在 其 内 部 挖去 一 个 半 径 为r 的 球 形 空 穴，其 表 面 与 球 面 相 切，如 图3 所 示.已 知 挖 去 小 球 的 质 量 为m，在 球 心 和 空 穴 中 心 连线上，距球心d 6r 处有一质量为m2的质点，求：(1)被挖去的小球挖去前对m2的万有引力为多大？图3(2)剩余部分对m2的万有引力为多大？填补法判一判(1)月球绕地球做匀速圆周运动是因为月球受力平衡。()(2)万有引力不仅存在于天体之间，也存在于普通物体之间。()(3)引力常量是牛顿首先测出的。()(4)物体间的万有引力与它们间的距离成反比。()(5)根据万有引力表达式可知，质量一定的两个物体，若距离很近，它们间的万有引力可能很大。()学习反馈 思考：我们人与人之间也应该存在万有引力，可是为什么我们没有被吸到一起呢？估算两个质量 50 kg 的同学相距 0.5 m 时之间的万有引力约有多大？=6.6710-7 N 是一粒芝麻重的几千分之一，这么小的力人根本无法察觉到。解：那么太阳与地球之间的万有引力又有多大呢？（太阳的质量为M=2.01030 kg，地球质量为m=6.01024 kg，日、地之间的距离为=1.51011 m)3.51022 N 非常大，能够拉断直径为 9000 m 的钢柱=3.51022N解：万有引力的宏观性：引力在天体与天体间,天体与物体间才比较显著,在通常物体间的引力可忽略不计.1.判断下列说法的正误.(1)万有引力不仅存在于天体之间，也存在于普通物体之间.()(2)质量一定的两个物体，若距离无限小，它们间的万有引力趋于无限大.()(3)由于太阳质量大，太阳对行星的引力大于行星对太阳的引力.()(4)牛顿发现了万有引力定律，并测出了引力常量.()即学即用例1 下列关于行星对太阳的引力的说法，正确的是A.行星对太阳的引力与太阳对行星的引力是同一性质的力B.行星对太阳的引力与太阳的质量成正比，与行星的质量无关C.太阳对行星的引力大于行星对太阳的引力D.行星对太阳的引力大小与太阳的质量成正比，与行星和太阳的距离 成反比例2 下列关于万有引力的说法正确的是A.牛顿测出了引力常量GB.对于质量分布均匀的球体，公式F 中的r 指两球心之间的距离C.因地球质量远小于太阳质量，故太阳对地球的引力远小于地球对太阳 的引力D.设想把一物体放到地球的中心(地心)，则该物体受到地球的万有引力 无穷大例3 要使两物体(两物体始终可以看作质点)间的万有引力减小到原来的，可采用的方法是A.使两物体的质量都减为原来的，距离保持不变B.使两物体的质量都减为原来的，距离增至原来的2 倍C.使其中一个物体的质量减为原来的，距离增至原来的2 倍D.使两物体的质量及它们之间的距离都减为原来的例4 如 图2 所 示，两 球 间 的 距 离 为r0.两 球 的 质 量 分布 均 匀，质 量 分 别 为m1、m2，半 径 分 别 为r1、r2，引力常量为G，则两球间的万有引力大小为图2解析 两个匀 质 球体 间 的万有引力F，r 是两球心 间 的距离，选D.例5地球可近似看成球形，由于地球表面上物体都随地球自转，所以有A.物体在赤道处受到的地球引力等于两极处，而重力小于两极处B.赤道处的角速度比南纬30 大C.地球上物体的向心加速度都指向地心，且赤道上物体的向心加速度 比两极处大D.地面上的物体随地球自转时提供向心力的是重力本课结束