人教版高中物理必修2《63萬有引力定律》(33張ppt) (共33張PPT)

1、萬萬 有有 引引 力力 定定 律律 地球表面的重力能否延伸地球表面的重力能否延伸到很遠(yuǎn)的地方，會(huì)不會(huì)作用到到很遠(yuǎn)的地方，會(huì)不會(huì)作用到月球上？月球上？地球和月球之間的吸引力地球和月球之間的吸引力會(huì)不會(huì)與地球吸引蘋果的力是會(huì)不會(huì)與地球吸引蘋果的力是同一種力呢？同一種力呢？拉住月球使它繞地球運(yùn)動(dòng)拉住月球使它繞地球運(yùn)動(dòng)的力，與拉著蘋果使它下落的的力，與拉著蘋果使它下落的力，以及眾行星與太陽之間的力，以及眾行星與太陽之間的作用力也許真的是同一種力，作用力也許真的是同一種力，遵循相同的規(guī)律遵循相同的規(guī)律?牛頓的思考牛頓的思考這些力是這些力是同一種性同一種性質(zhì)質(zhì)的力，并且都的力，并且都當(dāng)然這僅僅是猜想，還當(dāng)

2、然這僅僅是猜想，還需要事實(shí)來檢驗(yàn)！需要事實(shí)來檢驗(yàn)！Rr“月月地地”檢驗(yàn)示意圖檢驗(yàn)示意圖檢驗(yàn)?zāi)康模簷z驗(yàn)?zāi)康模旱厍蚝驮虑蛑g的吸引地球和月球之間的吸引力是否與地球吸引蘋果的力為同力是否與地球吸引蘋果的力為同一種力一種力檢驗(yàn)原理：檢驗(yàn)原理：mgma2601月軌道 根據(jù)牛頓第二定律，知：根據(jù)牛頓第二定律，知：mgmaF地表月軌道月軌道F,12rF 由于Rr60且地表月軌道故F6012Fga2601月即一、月地檢驗(yàn)一、月地檢驗(yàn)Rr“月月地地”檢驗(yàn)示意圖檢驗(yàn)示意圖地表重力加速度：地表重力加速度：g g = 9.8 m/s = 9.8 m/s2 2地球半徑：地球半徑：R R=6400=640010103 3

3、m m月球周期：月球周期：T T =27.3=27.3天天2.362.3610106 6 s s月球軌道半徑：月球軌道半徑：r r60R=3.8460R=3.8410108 8m m求：月球繞地球的向心加速度求：月球繞地球的向心加速度 ？ 即證明即證明一、月地檢驗(yàn)一、月地檢驗(yàn)ga2601月Rr“月月地地”檢驗(yàn)示意圖檢驗(yàn)示意圖根據(jù)向心加速度公式根據(jù)向心加速度公式,有：有：=2.72=2.7210-3m/s22224Trra月82621084. 31036. 214. 34月a即即：g2601一、月地檢驗(yàn)一、月地檢驗(yàn) 數(shù)據(jù)表明，地面物體所受地球的引力，月球所受地球的引力，與太陽、行星間的引力，真的

4、遵從相同的規(guī)律！ 我們的思想還可以更加解放！是我們的思想還可以更加解放！是否宇宙中否宇宙中任意兩個(gè)任意兩個(gè)物體之間都物體之間都有有這這樣的力呢樣的力呢?萬有引力定律萬有引力定律 l萬有引力定律的內(nèi)容是：萬有引力定律的內(nèi)容是： l式中各物理量的含義及單位：式中各物理量的含義及單位：l萬有引力定律的適用條件是什么？萬有引力定律的適用條件是什么？l你認(rèn)為萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)有何深遠(yuǎn)意義？你認(rèn)為萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)有何深遠(yuǎn)意義？ 1、內(nèi)容：自然界中任何兩個(gè)物體都是互相吸引的，引、內(nèi)容：自然界中任何兩個(gè)物體都是互相吸引的，引力的大小跟這兩個(gè)物體的質(zhì)量的乘積成正比，跟它們的力的大小跟這兩個(gè)物體的質(zhì)量的乘積成正

5、比，跟它們的距離的二次方成反比距離的二次方成反比.的質(zhì)量）物體的質(zhì)量：物體（得出：行星質(zhì)量）：太陽質(zhì)量（、表達(dá)式：由2:,1:,2212212mmrmmGFmMrMmGF 二、二、萬有引力定律萬有引力定律22212221/3kgmNGmmFrGrmmGF的單位：可知、由122m mFGr(1)引力常量適用于任何兩個(gè)物體；引力常量適用于任何兩個(gè)物體；(2)意義：在數(shù)值上等于兩個(gè)質(zhì)量都是意義：在數(shù)值上等于兩個(gè)質(zhì)量都是1kg的物體相距的物體相距1m時(shí)的相互作用力。時(shí)的相互作用力。G: 引力常量引力常量 6.6710-11Nm2/kg2 思考：我們?nèi)伺c人之間也應(yīng)該存在萬有引力，可是為什么我們感受不到呢

6、？例題1、估算兩個(gè)質(zhì)量 50 kg 的同學(xué)相距 0.5 m 時(shí)之間的萬有引力約有多大？ =6.6710-7 N 是一粒芝麻重的幾千分之一，這么小的力人根本無法察覺到。解：解：NrmGmF2112215.050501067.6 例題例題2 2：那么太陽與地球之間的萬有引力又是多大呢？：那么太陽與地球之間的萬有引力又是多大呢？（太陽的質(zhì)量為（太陽的質(zhì)量為M M = 2.0= 2.0101030 30 kgkg，地球質(zhì)量為，地球質(zhì)量為m m = = 6.06.0101024 24 kgkg，日、地之間的距離為，日、地之間的距離為= 1.5= 1.5101011 11 m)m)3.51022 N 非常

7、大，能夠拉斷直徑為 9000 km9000 km 的鋼柱=3.51022N解：解：NrGMmF2112430112105.1100.6100.21067.6萬有引力的宏觀性萬有引力的宏觀性 二、二、萬有引力定律萬有引力定律（2 2）相互性）相互性: :因?yàn)槿f有引力也是力的一種，力的作用是相互的，具有相互性，符合牛頓第三定律。（4 4）宏觀性）宏觀性: :在通常情況下，萬有引力非常小，只有質(zhì)量巨大的星球間或天體與附近的物體間，它的存在才有實(shí)際的物理意義，故在分析地球表面物體受力時(shí)，不考慮地面物體之間的萬有引力，只考慮地球?qū)Φ孛嫖矬w的引力。 （1 1）普遍性）普遍性: :因?yàn)樽匀唤缰腥魏蝺蓚€(gè)物體都

8、相互吸引，任何有質(zhì)量的物體之間都存在著相互作用的吸引力。 (3)(3)獨(dú)立性獨(dú)立性: :兩物體間的引力兩物體間的引力，只與，只與它們的質(zhì)量及距離有關(guān)，它們的質(zhì)量及距離有關(guān)，不管它們之間是否還有其它作用力不管它們之間是否還有其它作用力5 5、應(yīng)用條件、應(yīng)用條件 直接利用公式計(jì)算引力的三種情況：直接利用公式計(jì)算引力的三種情況： 1 1）可視為）可視為質(zhì)點(diǎn)質(zhì)點(diǎn)的兩物體間的引力；的兩物體間的引力； 2 2）兩）兩質(zhì)量均勻分布的球體質(zhì)量均勻分布的球體間的引力；間的引力； 3 3）一質(zhì)量均勻分布的）一質(zhì)量均勻分布的球體球體和和一質(zhì)點(diǎn)一質(zhì)點(diǎn)間的引力；間的引力； 4 4） r=0r=0時(shí)，不適用。時(shí)，不適用。

9、注意：式中的注意：式中的r r，1)1)對(duì)于對(duì)于相距很遠(yuǎn)可以看作質(zhì)點(diǎn)的物體相距很遠(yuǎn)可以看作質(zhì)點(diǎn)的物體，就是指，就是指兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)的兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)的距離距離；2)2)對(duì)于對(duì)于均勻球體均勻球體，指的是，指的是兩球心間的距離兩球心間的距離；3)3)對(duì)于對(duì)于一均勻球體和一質(zhì)點(diǎn)一均勻球體和一質(zhì)點(diǎn)，指的是，指的是質(zhì)點(diǎn)和球心間的距離質(zhì)點(diǎn)和球心間的距離。 二、二、萬有引力定律萬有引力定律 100多年后，由英國物理學(xué)家卡文迪許測出多年后，由英國物理學(xué)家卡文迪許測出G值的測量：卡文迪許扭秤實(shí)驗(yàn)值的測量：卡文迪許扭秤實(shí)驗(yàn)三、引力常量的測量三、引力常量的測量第一個(gè)第一個(gè)能稱出地能稱出地球質(zhì)量的人球質(zhì)量的人扭秤裝置T T形架形架

10、金屬絲金屬絲平面鏡平面鏡光源光源刻度尺刻度尺引力常量的測定使萬有引力定律有了實(shí)際的意義引力常量的測定使萬有引力定律有了實(shí)際的意義扭秤實(shí)驗(yàn)的測量結(jié)果2211/1067. 6kgmNG萬有引力常量萬有引力常量卡文迪許扭秤實(shí)驗(yàn)的意義： 證明了萬有引力的存在，并測得引力常量G,使萬有引力定律進(jìn)入了真正實(shí)用的時(shí)代；(2)開創(chuàng)了微小量測量的先河，使科學(xué)放大思想得到了推廣(1)(1)重力產(chǎn)生原因：是由于地球?qū)ξ矬w的吸引而產(chǎn)生的重力產(chǎn)生原因：是由于地球?qū)ξ矬w的吸引而產(chǎn)生的 OF向向mgF地球上物體的向心力地球上物體的向心力F F向向= =mm2 2r r是是引力引力F F的一個(gè)分力引力的一個(gè)分力引力F F的另

11、一的另一個(gè)分力就是通常所說的重力個(gè)分力就是通常所說的重力mgmg(2)(2)重力隨緯度的變化情況：重力隨緯度的變化情況：重力重力會(huì)會(huì)隨著緯度的增加而增大隨著緯度的增加而增大 ，赤道上的物體，赤道上的物體移到兩極時(shí)，重力增加約千分之五移到兩極時(shí)，重力增加約千分之五 .在在粗略的粗略的計(jì)算中計(jì)算中, , 020M mm gGR(3)(3)重力隨高度的變化情況重力隨高度的變化情況 : :質(zhì)量為質(zhì)量為m m的物體，位于高度的物體，位于高度h h處引力為處引力為2()MmFGRh當(dāng)當(dāng)h h增大時(shí)增大時(shí), ,引力減小引力減小, ,重力也跟著減小重力也跟著減小 . . 四課堂小結(jié)課堂小結(jié) 猜想驗(yàn)證得出結(jié)論月

12、地檢驗(yàn)，萬有引力定律，萬有萬有引力常量【隨堂練習(xí)】【隨堂練習(xí)】2. 對(duì)于萬有引力的表達(dá)式，下列說法正確的是對(duì)于萬有引力的表達(dá)式，下列說法正確的是（ ）A公式中公式中G為引力常量，它是由實(shí)驗(yàn)測得的，為引力常量，它是由實(shí)驗(yàn)測得的，而不是人為規(guī)定的而不是人為規(guī)定的B當(dāng)當(dāng)r趨近于零時(shí)，萬有引力趨近于無窮大趨近于零時(shí)，萬有引力趨近于無窮大CM與與m受到的引力總是大小相等的，與受到的引力總是大小相等的，與M、m是否相等無關(guān)是否相等無關(guān) DM與與m受到的引力總是大小相等、方向相反受到的引力總是大小相等、方向相反的，是一對(duì)平衡力的，是一對(duì)平衡力AC3 3、如圖所示，、如圖所示，r r 雖然大于兩球的半徑，但兩

13、球的半徑不能雖然大于兩球的半徑，但兩球的半徑不能忽略，而球的質(zhì)量分布均勻，大小分別為忽略，而球的質(zhì)量分布均勻，大小分別為m m1 1與與m m2 2，則兩球間，則兩球間萬有引力的大小為萬有引力的大小為 ( )( )r1rr2122Am mGr、 12212C()m mGrr+、 12212D ()m mGrrr+、1221B m mGr、D公式中的公式中的r應(yīng)為球心之間的距離應(yīng)為球心之間的距離l4.地球繞地軸自轉(zhuǎn)時(shí)，對(duì)靜止在地面上的地球繞地軸自轉(zhuǎn)時(shí)，對(duì)靜止在地面上的某一個(gè)物體，下列說法正確的是（某一個(gè)物體，下列說法正確的是（ ）A.物體的重力并不等于它隨地球自轉(zhuǎn)所需要物體的重力并不等于它隨地球

14、自轉(zhuǎn)所需要的向心力的向心力B.在地面上的任何位置，物體向心加速度的在地面上的任何位置，物體向心加速度的大小都相等，方向都指向地心大小都相等，方向都指向地心C.在地面上的任何位置，物體向心加速度的在地面上的任何位置，物體向心加速度的方向都垂直指向地球的自轉(zhuǎn)軸方向都垂直指向地球的自轉(zhuǎn)軸D.物體隨地球自轉(zhuǎn)的向心加速度隨著地球緯物體隨地球自轉(zhuǎn)的向心加速度隨著地球緯度的減小而增大度的減小而增大ACD5 5、關(guān)于萬有引力的說法，正確的有、關(guān)于萬有引力的說法，正確的有( )( ) A A物體落到地面上，說明地球?qū)ξ矬w有引力，物體對(duì)地物體落到地面上，說明地球?qū)ξ矬w有引力，物體對(duì)地球沒有引力球沒有引力 B B萬

15、有引力定律是牛頓在總結(jié)前人研究的基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)的萬有引力定律是牛頓在總結(jié)前人研究的基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)的 C C地面上自由下落的蘋果和天空中運(yùn)行的月亮，受到的地面上自由下落的蘋果和天空中運(yùn)行的月亮，受到的都是地球的萬有引力都是地球的萬有引力 D D 中的中的G G是一個(gè)比例常數(shù)，是沒有單位的是一個(gè)比例常數(shù)，是沒有單位的221rmmGF BCBC萬有引力具有相互性萬有引力具有相互性G的單位是的單位是22/ kgmN 如下圖所示，在半徑如下圖所示，在半徑R20cm、質(zhì)量、質(zhì)量M168kg的均的均勻銅球中，挖去一球形空穴，空穴的半徑為銅球半徑的勻銅球中，挖去一球形空穴，空穴的半徑為銅球半徑的一半，并且跟銅球相切，

16、在銅球外有一質(zhì)量一半，并且跟銅球相切，在銅球外有一質(zhì)量m1kg、體積可忽略不計(jì)的小球，這個(gè)小球位于連接銅球球心跟體積可忽略不計(jì)的小球，這個(gè)小球位于連接銅球球心跟空穴中心的直線上，并且在空穴一邊，兩球心相距是空穴中心的直線上，并且在空穴一邊，兩球心相距是d2m，試求它們之間的相互吸引力，試求它們之間的相互吸引力例題分析例題分析F1FF22.41109NFF課堂小結(jié)課堂小結(jié)一、月地檢驗(yàn)1、猜想、猜想 2、 驗(yàn)證驗(yàn)證 3、 結(jié)論結(jié)論二、萬有引力定律1、內(nèi)容、內(nèi)容 2、表達(dá)式、表達(dá)式 3、適用條件、適用條件三、引力常量的測量1、原理介紹、原理介紹 2、實(shí)驗(yàn)測量、實(shí)驗(yàn)測量 3、過程體驗(yàn)、過程體驗(yàn) 課后作

17、業(yè)課后作業(yè)書面作業(yè)：課本書面作業(yè)：課本43頁頁“問題與練習(xí)問題與練習(xí)”2、3題、題、當(dāng)堂練習(xí)當(dāng)堂練習(xí)作作 業(yè)業(yè): 課后完成訓(xùn)練案記住！記?。∩线^課要去看書！上過課要去看書！還有，還有，作業(yè)要及時(shí)完成！作業(yè)要及時(shí)完成！1. 1.萬有引力定律的萬有引力定律的內(nèi)容內(nèi)容： 宇宙間任意兩個(gè)有質(zhì)量的物體都存在相宇宙間任意兩個(gè)有質(zhì)量的物體都存在相互吸引力，其大小與兩物體的質(zhì)量乘積成互吸引力，其大小與兩物體的質(zhì)量乘積成正比，跟它們間距離的平方成反比。正比，跟它們間距離的平方成反比。221rmmGF 2. 2. 質(zhì)量質(zhì)量m -kgm -kg千克，千克， 距離距離r -mr -m米，米， 力力F -NF -N牛頓；牛頓； 常量常量G -NmG -Nm2 2/kg/kg2 2 ，( ( 數(shù)值上等于兩質(zhì)量各為數(shù)值上等于兩質(zhì)量各為1Kg1Kg的物的物體相距體相距1 1米時(shí)的萬有引力的大小米時(shí)的萬有引力的大小) )。3.3.適用條件適用條件 ：兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)間的相互作用兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)間的相互作用; ;可以看作質(zhì)點(diǎn)的兩個(gè)物體間的相互作用可以看作質(zhì)點(diǎn)的兩個(gè)物體間的相互作用; ;若是兩個(gè)均勻的球體若是兩個(gè)均勻的球體, ,應(yīng)是兩