必修2万有引力定律PPT课件.ppt

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1、我们之间有联系吗？我们之间有联系吗？22）（月Trm思考思考:在地月系中，月球在绕地球公转，在地月系中，月球在绕地球公转，若把月球绕地球的公转视为匀速圆周运动，若把月球绕地球的公转视为匀速圆周运动，那么，月球绕地球做匀速圆周运动需要力那么，月球绕地球做匀速圆周运动需要力吗？为什么？需要的向心力由什么力提供吗？为什么？需要的向心力由什么力提供呢？呢？一一 月地检验月地检验2rmMG月地思考思考: :假设月球停止绕地球公转，假设月球停止绕地球公转，月球做什么运动？为什么？月球做什么运动？为什么？思考：思考：成熟的成熟的苹果为什么要落回地面？苹果为什么要落回地面？地球对苹果有引力或苹果对地地球对苹果

2、有引力或苹果对地球也有吸引力。球也有吸引力。1 1 沿直线落向地球；沿直线落向地球；2 2 地球对月球的吸引力的吸引。地球对月球的吸引力的吸引。“天上天上”的力的力与与“地上地上”的的是否是同一种是否是同一种力呢力呢? 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 60Rga36001月？计算验证：计算验证：证明苹果、月亮受力满足证明苹果、月亮受力满足“平方反比平方反比”的关系的关系 那么，通过这些已知条件

3、如何来证那么，通过这些已知条件如何来证明：苹果、月亮受力也满足明：苹果、月亮受力也满足“平方反平方反比比”的关系呢？的关系呢？F1F2牛牛顿顿著著名名的的月月地地检检验验一、一、月球轨道月球轨道r=60R假定维持月球绕地球运动的力与使得假定维持月球绕地球运动的力与使得苹果下落的力是同一种力苹果下落的力是同一种力,同样遵从同样遵从平方反比平方反比定律定律,则则:3600/ga 224Tra23/107 . 2sm =R=6370KmmgRmMGF 21地地mamMGF 22r地地23/107 . 2sm 地球对月球的力，地球对地面地球对月球的力，地球对地面物体的力真是同一种力。物体的力真是同一种

4、力。 行星绕太阳公转的向心力行星绕太阳公转的向心力是太阳对行星的引力是太阳对行星的引力2m mFr日行一切物体间都存在引力一切物体间都存在引力122m mFr卫星绕行星公转的卫星绕行星公转的向心力是行星对卫向心力是行星对卫星的引力星的引力2m mFr卫行地面上物体所受重地面上物体所受重力来自地球对物体力来自地球对物体的引力的引力2m mFr地1 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是相互吸引，都是相互吸引，引力的方向在它们的连线上，引力的大小跟这引力的方向在它们的连线上，引力的大小跟这两个物体的质量两个物体的质量mm1 1和和mm2 2的乘积成正比，跟它们的乘积成正比，跟

5、它们的距离的距离r r的二次方成反比。的二次方成反比。221rm mGF2 2、公式：、公式：G G：是引力常量是引力常量，其值，其值为为6.676.671010- -1111N Nm m2 2/kg/kg2 2复杂运动背后隐藏着简洁的科学规律，复杂运动背后隐藏着简洁的科学规律，天上地下的物体都遵循相同的科学法则。天上地下的物体都遵循相同的科学法则。3 3、意义：、意义：4 4、公式的适用条件：公式的适用条件：1 1）万有引力存在于一切物体之间，但万有）万有引力存在于一切物体之间，但万有引力公式适用于引力公式适用于质点间质点间的引力大小的计算；的引力大小的计算； 即两物体的形状和大小对它们之间

6、的距离即两物体的形状和大小对它们之间的距离而言而言, ,影响很小影响很小, ,可以忽略不计可以忽略不计. .2 2）两质量分布均匀的球体之间的引力，也）两质量分布均匀的球体之间的引力，也可用上述公式计算，且可用上述公式计算，且r r为两球心间距离为两球心间距离；m1m2r两物体的距离两物体的距离r指指“哪两部分距离哪两部分距离”221rm mGF3 3）不能看成质点的物体，可以把物体假象）不能看成质点的物体，可以把物体假象分割分割成无数个质点，求两物体上成无数个质点，求两物体上每个质点每个质点间的万有引力间的万有引力，然后求，然后求合力合力。思考：思考：既然任意两个物体之间都有万有引力，既然任

7、意两个物体之间都有万有引力，那为什么我们感觉不到旁边同学的引力呢？那为什么我们感觉不到旁边同学的引力呢？F=GMm/R2 =6.6710-7N下面我们粗略下面我们粗略地地来计算一下两来计算一下两个质量为个质量为50kg50kg，相距，相距0.5m0.5m的的人之间的引力？人之间的引力？221rm mGF 思考：思考：由由 可知可知, ,当两物体之间当两物体之间的的距离趋向于距离趋向于0,0,则物体之间的引力为无穷大则物体之间的引力为无穷大, ,这种观点对吗这种观点对吗? ?物体将不能物体将不能再看成质点再看成质点 5 5 万有引力的性质万有引力的性质普遍性普遍性: :万有引力存在于任何两个有质

8、量的物体万有引力存在于任何两个有质量的物体之间之间, ,它是自然界中物质间基本的相互作用之一。它是自然界中物质间基本的相互作用之一。相互性相互性: :万有引力的作用是相互的，符合牛顿第万有引力的作用是相互的，符合牛顿第三定律。三定律。宏观性宏观性: :一般物体之间虽然存在万有引力，但是一般物体之间虽然存在万有引力，但是很小，只有天体与物体之间或天体之间万有引力才比很小，只有天体与物体之间或天体之间万有引力才比较显著，因此，涉及天体运动时。才考虑万有引力。较显著，因此，涉及天体运动时。才考虑万有引力。（4 4）特殊性：）特殊性：两物体间的万有引力只与它们本身两物体间的万有引力只与它们本身的质量和

9、它们间的距离有关，与周围有无其他物质无关。的质量和它们间的距离有关，与周围有无其他物质无关。 O1OF万万GF向向思考与讨论思考与讨论: :重力与万有引力一样吗重力与万有引力一样吗? ?F F万万G GF F地表上的物体：地表上的物体：万有引力的一个分力提万有引力的一个分力提供物体供物体随地球自转的向心随地球自转的向心力力，一个分力为重力。，一个分力为重力。重力随纬度的增大而增大。重力随纬度的增大而增大。由于随地球自转的向心力很小，在地球表面由于随地球自转的向心力很小，在地球表面的物体，的物体，则则F F万万G G在南北极：在南北极：FG万=在赤道：在赤道：FGF万随地球自转的向心力=+不考虑

10、地球自不考虑地球自转转, ,万有引力等万有引力等于重力于重力. .随着地球自转加快随着地球自转加快,地面上的物体会不会飞起来地面上的物体会不会飞起来?三、引力常量的测量三、引力常量的测量扭秤实验扭秤实验（1）实验原理：）实验原理： 科学方法科学方法放大法放大法卡文迪许卡文迪许卡文迪许实验室卡文迪许实验室3 3 意义：意义：（1 1）验证了万有引力定律是正确的；）验证了万有引力定律是正确的；（2 2）使得万有引力定律有了真正的）使得万有引力定律有了真正的 实际意义。实际意义。1 大小大小:G=6.6710-11Nm2/kg21 1. .使我们认识到地球与地面物体和月球的使我们认识到地球与地面物体

11、和月球的引力、太阳与行星间的引力是同一种力，并引力、太阳与行星间的引力是同一种力，并进行了月地检验。进行了月地检验。2.2.使我们认识到任意两个物体之间都有这使我们认识到任意两个物体之间都有这样的引力，在百年之后，卡文迪许在实验样的引力，在百年之后，卡文迪许在实验里进行了检验。最终，我们认识了自然界里进行了检验。最终，我们认识了自然界中第一种基本相互作用中第一种基本相互作用万有引力。万有引力。 这节课，我们解决了两个问题：这节课，我们解决了两个问题：上一节我们知道了太阳与行星之间作用上一节我们知道了太阳与行星之间作用力的规律力的规律,可以解释行星的运动可以解释行星的运动.即太阳对即太阳对行星的

12、引力来提供行星绕太阳运动所需行星的引力来提供行星绕太阳运动所需的向心力的向心力.正因为这个引力使得行星不能正因为这个引力使得行星不能飞离太阳飞离太阳.牛顿进一步推想也应该是地球牛顿进一步推想也应该是地球对月球的引力使得月球不能离开地球对月球的引力使得月球不能离开地球,而而围绕地球运动围绕地球运动.引力常量的测定使万有引力定律有了实际的意义引力常量的测定使万有引力定律有了实际的意义5:半径为半径为R,质量为质量为M的均匀球体的均匀球体,在其内部挖去在其内部挖去一个半径为一个半径为R/2的小球的小球,在距离大球圆心为在距离大球圆心为L处有处有一个质量为为一个质量为为m的小球的小球,求此两个球体之间

13、的万求此两个球体之间的万有引力有引力.化不规则为规则化不规则为规则先补后割（或先割后补）先补后割（或先割后补）, ,等效处理等效处理对于万有引力定律的表达式对于万有引力定律的表达式 下面说法正确的是下面说法正确的是( )( )221rmGmF ，A A公式中公式中G G为引力常量，是由实验测得的，不是为引力常量，是由实验测得的，不是人为规定的。人为规定的。B B当当r r趋近于零时，万有引力趋近于无穷大，比趋近于零时，万有引力趋近于无穷大，比如放在地心的物体。如放在地心的物体。C Cm m1 1与与m m2 2之间的引力总是大小相等、方向相反之间的引力总是大小相等、方向相反，与，与m m1 1

14、、m m2 2是否相等无关。是否相等无关。D Dm m1 1、m m2 2之间的引力是一对平衡力。之间的引力是一对平衡力。AC19月地月地MMll 地球的质量约为月球质量的地球的质量约为月球质量的8181倍，一飞行倍，一飞行器在地球和月球之间，当地球和月球对它的引器在地球和月球之间，当地球和月球对它的引力大小相等时，这时飞行器距地心的距离与距力大小相等时，这时飞行器距地心的距离与距月心的距离之比为多少？月心的距离之比为多少？ 解得解得：解：对飞行器：解：对飞行器：22月月月月地地地地lmMGlmMG 如图所示，如图所示，r虽大于两球的半径，但两球的半径虽大于两球的半径，但两球的半径不能忽略，而

15、球的质量分布均匀，大小分别为不能忽略，而球的质量分布均匀，大小分别为m1与与m2，则两球间万有引力的大小为（，则两球间万有引力的大小为（ ）r1rr2221rmmG22121)(rrmmG22121)(rrrmmGA、B、C、D、2121rmmGD关于万有引力定律的正确说法是关于万有引力定律的正确说法是（ ）A.A.天体间万有引力与它们的质量成正比，与它们天体间万有引力与它们的质量成正比，与它们之间的距离成反比之间的距离成反比B.B.任何两个物体都是相互吸引的，引力的大小跟任何两个物体都是相互吸引的，引力的大小跟两个物体的质量的乘积成正比，跟它们的距离的两个物体的质量的乘积成正比，跟它们的距离的平方成反比平方成反比C.C.万有引力与质量、距离和万有引力恒量都成正万有引力与质量、距离和万有引力恒量都成正比比D.D.万有引力定律对质量大的物体适用，对质量小万有引力定律对质量大的物体适用，对质量小的物体不适用的物体不适用B两个大小相等的实心均质小铁球，紧两个大小相等的实心均质小铁球，紧靠在一起时它们之间的万有引力为靠在一起时它们之间的万有引力为F F；若两个半径若两个半径2 2 倍于小铁球的实心均匀倍于小铁球的实心均匀大铁球紧靠在一起，则它们之间的万大铁球紧靠在一起，则它们之间的万有引力为（有引力为（ ）DA A、2F2FB B、4F4FC C、8F8FD D、16F16F