A.万有引力定律(精品).ppt

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1、3 万有引力定律地地球球为为什什么么绕绕着着太太阳阳转转动动而而不不脱脱离离太太阳阳？思考：思考：1.1.苹果苹果为什么会落地？为什么会落地？2.2.月亮月亮为什么绕着地球转？为什么绕着地球转？3.3.行星行星为什么绕着太阳转？为什么绕着太阳转？4.4.苹果苹果落地和行星绕太阳运动是否有相同落地和行星绕太阳运动是否有相同之处之处阅读课本第一自然段，并思考问题。阅读课本第一自然段，并思考问题。古代人们认为天体做圆周运动的动力学原因古代人们认为天体做圆周运动的动力学原因是什么？是什么？1.1.了解万有引力定律得出的思路和过程了解万有引力定律得出的思路和过程.2.2.理解万有引力定律的含义并能初步应

2、用理解万有引力定律的含义并能初步应用.3.3.知道任何物体间都存在着万有引力，且遵循相知道任何物体间都存在着万有引力，且遵循相 同的规律同的规律.(重点重点)(难点难点)地球表面的重力能否延伸到地球表面的重力能否延伸到很远的地方，会不会作用到月很远的地方，会不会作用到月球上？球上？地球和月球之间的吸引力会地球和月球之间的吸引力会不会与地球吸引苹果的力是同不会与地球吸引苹果的力是同一种力呢？一种力呢？拉住月球使它绕地球运动的拉住月球使它绕地球运动的力，与拉着苹果使它下落的力，力，与拉着苹果使它下落的力，以及众行星与太阳之间的作用以及众行星与太阳之间的作用力也许真的是同一种力，遵循力也许真的是同一

3、种力，遵循相同的规律相同的规律?1.1.牛顿的思考牛顿的思考一、万有引力一、万有引力2.2.牛顿的猜想牛顿的猜想这些力是这些力是同一种性质同一种性质的的力，并且都遵从力，并且都遵从与距离与距离的平方成反比的平方成反比的规律的规律。当然这仅仅是猜想，还需当然这仅仅是猜想，还需要用事实来检验！要用事实来检验！怎么检验呢？你能想怎么检验呢？你能想出检验的方法吗？出检验的方法吗？Rr“月月地地”检验示意图检验示意图检验目的：检验目的：地球和月球之间的地球和月球之间的吸引力是否与地球吸引苹果的吸引力是否与地球吸引苹果的力为同一种力力为同一种力检验原理：检验原理：根据牛顿第二定律，知：根据牛顿第二定律，知

4、：3.3.猜想的验证：猜想的验证：月月-地检验地检验已知：地表重力加速度：已知：地表重力加速度：g g=9.8 m/s=9.8 m/s2 2地球半径：地球半径：R R=6400=640010103 3m m月球周期：月球周期：T T=27.3=27.3天天2.362.3610106 6 s s月球轨道半径：月球轨道半径：r r60R=3.8460R=3.8410108 8m m求：月球绕地球的向心加速度求：月球绕地球的向心加速度？即证明即证明这些数这些数据有什据有什么用？么用？怎样就怎样就算检验算检验成功了成功了？验证成功验证成功=2.722.7210-3m/s2根据向心加速度公式根据向心加速

5、度公式,有：有：即即：你能求出你能求出a a月月吗？吗？试一试试一试!4.4.结论：数据表明，地面物体所受地球的引力，结论：数据表明，地面物体所受地球的引力，月球所受地球的引力，与太阳、行星间的引力，真的月球所受地球的引力，与太阳、行星间的引力，真的遵从遵从相同的规律！相同的规律！我们的思想还可以更加解放！是否宇宙中我们的思想还可以更加解放！是否宇宙中任意两任意两个个物体之间都有这样的力呢物体之间都有这样的力呢?二、万有引力定律二、万有引力定律1.1.定律表述：自然界中任何两个物体都相互吸定律表述：自然界中任何两个物体都相互吸引，引，引力的方向在它们的连线上，引力的方向在它们的连线上，引力的大

6、小引力的大小与与物体的质量物体的质量m m1 1和和m m2 2的乘积成正比，的乘积成正比，与与它们它们之间之间距离距离r r的二次方成反比的二次方成反比，即，即公式中各项表示公式中各项表示什么？公式有无什么？公式有无适用条件适用条件？【说明说明】m m1 1和和m m2 2表示两个物体的质量，表示两个物体的质量，r r表示它们表示它们的距离。的距离。2.G2.G为引力常量。为引力常量。G=6.67G=6.6710101111 N Nm m2 2/kg/kg2 2 G G的物理意义的物理意义两质量各为两质量各为1kg1kg的物体相距的物体相距1m1m时万有引力的大小。时万有引力的大小。3.3.

7、万有引力公式的适用范围：万有引力公式的适用范围：（1 1）万万有有引引力力存存在在于于一一切切物物体体之之间间，但但上上述述公公式式只能计算两只能计算两质点间的引力质点间的引力；即即两两物物体体的的形形状状和和大大小小对对它它们们之之间间的的距距离离而而言言,影响很小影响很小,可以忽略不计可以忽略不计.（2 2）两两质质量量分分布布均均匀匀的的球球体体之之间间的的引引力力，也也可可用用上述公式计算，且上述公式计算，且r r为两球心间距离为两球心间距离；m1m2r4.4.万有引力定律理解万有引力定律理解普遍性：普遍性：任何两个物体之间都存在引力任何两个物体之间都存在引力（大到天体小到微观（大到天

8、体小到微观粒子），它是自然界的物体间的基本相互作用之一。粒子），它是自然界的物体间的基本相互作用之一。相互性：两个物体之间相互作用的相互性：两个物体之间相互作用的引力是一对作用力与反引力是一对作用力与反作用力作用力，符合牛顿第三定律。，符合牛顿第三定律。(3)(3)宏观性：宏观性：通常情况下万有引力非常小通常情况下万有引力非常小，只有在质量巨大，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。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。很不显

9、著，万有引力可以忽略不计。5.5.万有引力与重力万有引力与重力万有引力就是万有引力就是重力吗？重力吗？（1 1）万有引力的一个分力提供物体随地球自转的）万有引力的一个分力提供物体随地球自转的向心力，一个分力为重力。向心力，一个分力为重力。（4 4）重力随纬度的增大而增大。）重力随纬度的增大而增大。（5 5）由于随地球自转的向心力很小，所以若不）由于随地球自转的向心力很小，所以若不考虑地球自转考虑地球自转,则万有引力等于重力。则万有引力等于重力。（2 2）在南北极：）在南北极：（3 3）在赤道：）在赤道：在赤道，向心力最大，重力最小；在赤道，向心力最大，重力最小；在两极，无向心力，重力最大；在两

10、极，无向心力，重力最大；纬纬度越高，重力越大，度越高，重力越大，g g越大。越大。实际计实际计算中忽略地球自算中忽略地球自转转影响，近似影响，近似认为认为物体物体受到的重力就是地球受到的重力就是地球对对物体的万有引力。物体的万有引力。三、引力常量的测定三、引力常量的测定1.16871.1687年牛顿发现万有引力定律后，曾经设想过几年牛顿发现万有引力定律后，曾经设想过几种测定引力常量的方法，却没有成功。种测定引力常量的方法，却没有成功。2.2.其间又有科学家进行引力常量的测量也没有成功。其间又有科学家进行引力常量的测量也没有成功。3.3.直到直到17981798年，英国物理学家年，英国物理学家卡

11、文迪许卡文迪许巧妙地利用巧妙地利用了了扭秤装置扭秤装置，第一次在实验室里对两个物体间的引，第一次在实验室里对两个物体间的引力大小做了精确的测量和计算，比较准确地测出了力大小做了精确的测量和计算，比较准确地测出了引力常量引力常量。卡文迪许扭秤的测量方法卡文迪许扭秤的测量方法1.1.两个两个1kg1kg的物体间的万有引力很小，它是如何测量的？的物体间的万有引力很小，它是如何测量的？2.2.力很小读数如何解决？力很小读数如何解决？rFrFmmmm该实验该实验应应用用了哪些研究了哪些研究方法？方法？将不易观察的微小变化量，转化为容易观察的将不易观察的微小变化量，转化为容易观察的显著变化量，再根据显著变

12、化量与微小变化量的显著变化量，再根据显著变化量与微小变化量的关系，算出微小变化量。关系，算出微小变化量。放大法放大法测定引力常量的重要意义测定引力常量的重要意义1.1.证明证明了万有引力的存在。了万有引力的存在。2.2.开开创创了了测测量量弱弱力力的的新新时时代代（英英国国物物理理学学家家坡坡印印廷语）。廷语）。3.3.使使万万有有引引力力定定律律有有了了真真正正的的实实用用价价值值，可可测测定定远远离离地地球球的的一一些些天天体体的的质质量量、平平均均密密度度等等。如如：根据地球表面的重力加速度可以测定地球的质量。根据地球表面的重力加速度可以测定地球的质量。【对点训练对点训练1 1】如图所示

13、，在一个半径为如图所示，在一个半径为R R、质、质量为量为M M的均匀球体中，紧贴球的边缘挖去一个半的均匀球体中，紧贴球的边缘挖去一个半径为径为R/2R/2的球形空穴后，对位于球心和空穴中心的球形空穴后，对位于球心和空穴中心连线上、与球心相距连线上、与球心相距d d的质点的质点m m的引力是多大？的引力是多大？解题关键：解题关键：1.1.万有引力定万有引力定律可以用于求解均匀球体律可以用于求解均匀球体间的引力间的引力；2.2.可以先补上被挖部分，可以先补上被挖部分，使之成为均匀球体。使之成为均匀球体。解析：解析：完整的均质球体对球外质点完整的均质球体对球外质点m m的引力的引力这个引力可以看成

14、是：这个引力可以看成是：m m挖去球穴后的剩余部分对挖去球穴后的剩余部分对质点的引力质点的引力F F1 1与半径为与半径为R/2R/2的小球对质点的引力的小球对质点的引力F F2 2之和，即之和，即F=FF=F1 1+F+F2 2因半径为因半径为R/2R/2的小球质量的小球质量M M为为所以挖去球穴后的剩余部分对球外质点所以挖去球穴后的剩余部分对球外质点m m的引力的引力【对点训练对点训练2 2】离地面某一高度离地面某一高度h h处的重力加速度是处的重力加速度是地球表面重力加速度的二分之一，则高度地球表面重力加速度的二分之一，则高度h h是地球是地球半径的多少倍？半径的多少倍？解析：解析：地球

15、表面上物体所受重力约等于地球对物体地球表面上物体所受重力约等于地球对物体的引力，则有的引力，则有离地面高度为离地面高度为h h处处由题意知由题意知解得解得 即即h h 是地球半径的是地球半径的 倍倍互动探究：结合本题求解过程，离地心互动探究：结合本题求解过程，离地心r r处处的重力加速度与地球表面的重力加速度大小之的重力加速度与地球表面的重力加速度大小之间满足什么关系？间满足什么关系？万有引力定律万有引力定律1.1.探究过程探究过程2.2.万有引力定律内容及理解万有引力定律内容及理解1.1.（多（多选选）对对于万有引力定律的表述式，下列于万有引力定律的表述式，下列说说法中正法中正确的是确的是(

16、)A.A.公式中公式中G G为为引力常量，它是由引力常量，它是由实验测实验测得的，得的，而不是人而不是人为规为规定的定的B.B.当当r r趋趋近于零近于零时时，万有引力，万有引力趋趋于无于无穷穷大大C.mC.m1 1与与m m2 2受到的引力大小受到的引力大小总总是相等的，方向相反，是相等的，方向相反，是一是一对对平衡力平衡力D.mD.m1 1与与m m2 2受到的引力大小受到的引力大小总总是相等的，而与是相等的，而与m m1 1、m m2 2 是否相等无关是否相等无关ADAD2.2.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为，地球表面处物体所受的重力为mgmg，近似等于物体所

17、受的万有引力。关于物体在下列，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，正确的是（位置所受万有引力大小的说法中，正确的是（）A.A.离地面高度离地面高度 R R 处为处为4mg 4mg B.B.离地面高度离地面高度 R R 处为处为C.C.离地面高度离地面高度 2R 2R 处为处为D.D.离地面高度离地面高度 处为处为4mg4mg B B3.3.（多选）（多选）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1/41/4，下列办法可采用的是（，下列办法可采用的是（）A.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.

18、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1/41/4，距离，距离不变不变C.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 2倍，质量不变倍，质量不变D.D.两物体的距离和两物体质量都减小为原来的两物体的距离和两物体质量都减小为原来的1/41/4ABCABC4.(20154.(2015重庆高考重庆高考)航天员王亚平在航天员王亚平在“天宫一号天宫一号”飞船内进行飞船内进行了我国首次太空授课了我国首次太空授课,演示了一些完全失重状态下的物理现象。演示了一些完全失重状态下的物理现象。若飞船质量为若飞船质量为m,m,距地面高度为距地面高度为h,h,地球质量为地球质量

19、为M,M,半径为半径为R,R,引力常引力常量为量为G,G,则飞船所在处的重力加速度大小为则飞船所在处的重力加速度大小为()A.0A.0 B.B.C.C.D.D.【解析解析】选选B B。“天宫一号天宫一号”飞船绕地球飞行时与地球之间的飞船绕地球飞行时与地球之间的万有引力万有引力F F引引=,=,由于由于“天宫一号天宫一号”飞船绕地球飞行时重飞船绕地球飞行时重力与万有引力相等力与万有引力相等,即即mg=,mg=,故飞船所在处的重力加速故飞船所在处的重力加速度度g=,g=,故选项故选项B B正确正确,选项选项A A、C C、D D错误。错误。不能因为第一次飞翔遇到了乌云风暴，从此就怀疑没有蓝天彩霞。