萬(wàn)有引力定律 課件（知識(shí)精講+備課精研） 高一下學(xué)期物理滬科版（2020）必修第二冊(cè)

第二節(jié)萬(wàn)有引力定律課堂活動(dòng)：典型例題1：牛頓在思考月球繞地球運(yùn)行的原因時(shí)，看見(jiàn)一棵樹(shù)上落下一個(gè)蘋(píng)果。為什么蘋(píng)果會(huì)落下來(lái)，而月球卻沒(méi)有落下來(lái)？萬(wàn)有引力定律第二節(jié)蘋(píng)果相對(duì)于地球靜止，受到引力后下落到地面；月球相對(duì)于地球有初速度，它受到的引力提供它做圓周運(yùn)動(dòng)需要的向心力，改變它運(yùn)動(dòng)方向，使月球保持在繞地球運(yùn)行的軌道上。一、萬(wàn)有引力1、1684年，牛頓得出，地球?qū)μO(píng)果的引力、地球?qū)υ铝恋囊εc太陽(yáng)對(duì)行星的作用力本質(zhì)上都相同。他把這種所有物體之間都存在的相互吸引力叫做萬(wàn)有引力。2、牛頓對(duì)萬(wàn)有引力的研究：通過(guò)計(jì)算證明，由于月球與地球的距離是地球半徑的60倍，月球軌道運(yùn)動(dòng)的向心加速度等于地面上重力加速度的1/3600

，這就是著名的“月地檢驗(yàn)”，它跟實(shí)際測(cè)量的結(jié)果相符。萬(wàn)有引力定律第二節(jié)二、萬(wàn)有引力定律1、內(nèi)容：自然界中任何兩個(gè)物體都相互吸引，相互間引力的大小與物體質(zhì)量的乘積成正比，與它們之間距離的二次方成反比。2、公式：理解：（1）萬(wàn)有引力具有普遍性和相互性。（2）定律適用條件是物體看成質(zhì)點(diǎn)；若是兩個(gè)質(zhì)量均勻分布的球體，可認(rèn)為質(zhì)量集中在球心，r為兩個(gè)球心間的距離。（3）G是比例系數(shù)，叫做引力常量。萬(wàn)有引力定律第二節(jié)二、萬(wàn)有引力定律3、1798年，英國(guó)物理學(xué)家卡文迪什利用扭秤裝置，借助光的反射測(cè)出極微小的萬(wàn)有引力，第一次較精確地測(cè)出引力常量G＝6.67×10－11N·m2/kg2，驗(yàn)證了萬(wàn)有引力定律的正確性。萬(wàn)有引力定律第二節(jié)石英絲MbdacrrFFmmMm'm'卡文迪什扭秤的主要結(jié)構(gòu)是在石英絲上裝一個(gè)平面鏡，利用平面鏡對(duì)光線的反射，顯示石英絲極微小的扭轉(zhuǎn)角，從而測(cè)量出極微小的萬(wàn)有引力。萬(wàn)有引力定律第二節(jié)rrθθθθsRmmMFFm'm'L/2萬(wàn)有引力定律第二節(jié)“放大引力”①采用杠桿，增大引力力臂②反射光轉(zhuǎn)角是平面鏡轉(zhuǎn)角的2倍③增大標(biāo)尺與平面鏡的距離卡文迪什扭秤的主要結(jié)構(gòu)是在石英絲上裝一個(gè)平面鏡，利用平面鏡對(duì)光線的反射，顯示石英絲極微小的扭轉(zhuǎn)角，從而測(cè)量出極微小的萬(wàn)有引力。課堂活動(dòng)：典型例題2：如圖，兩個(gè)足球相隔一定距離放在草坪上處于靜止?fàn)顟B(tài)。（1）設(shè)兩個(gè)足球質(zhì)量均為400g，兩個(gè)球心相距r＝30cm，計(jì)算兩個(gè)足球之間的萬(wàn)有引力大??；若將它們不斷靠近，當(dāng)r趨近于0時(shí)，它們之間的萬(wàn)有引力無(wú)窮大，你同意這種判斷嗎？說(shuō)明理由。（2）地球質(zhì)量m地＝5.972×1024kg，地球半徑R＝6.371×106m，地球表面的重力加速度大小g＝9.8m/s2，分別計(jì)算地球?qū)ψ闱虻娜f(wàn)有引力大小以及足球所受重力大小，你發(fā)現(xiàn)了什么？萬(wàn)有引力定律第二節(jié)F＝1.19×10﹣10N不同意；萬(wàn)有引力定律適用條件是兩個(gè)物體可以看成質(zhì)點(diǎn)，當(dāng)r趨近于0時(shí)，足球不能看成質(zhì)點(diǎn)，無(wú)法用萬(wàn)有引力定律來(lái)判斷大小變化情況物體受到的重力大小近似等于地球?qū)ξ矬w的萬(wàn)有引力大小二、萬(wàn)有引力定律4、若忽略地球自轉(zhuǎn)的影響，地球表面或附近的物體受到的重力大小近似等于地球?qū)ξ矬w的萬(wàn)有引力大小。萬(wàn)有引力定律第二節(jié)課堂活動(dòng)：典型例題3：質(zhì)量為m的物體A在地球表面受到地球的萬(wàn)有引力為F，質(zhì)量為2m的物體B離地面高度等于地球半徑，求物體B受到地球的萬(wàn)有引力大小。萬(wàn)有引力定律第二節(jié)設(shè)地球質(zhì)量為m地，半徑為R物體A在地球表面時(shí)，有：質(zhì)量為2m的物體B離地面高度等于地球半徑處，有：聯(lián)立解得：課堂活動(dòng)：典型例題4：已知地球半徑R＝6.371×106m，地球表面的重力加速度大小g＝9.8m/s2，若有一個(gè)熱氣球上升到離地面20km處，求這一高度處的重力加速度大小g′。萬(wàn)有引力定律第二節(jié)設(shè)地球質(zhì)量為m地，物體質(zhì)量為m地球表面附近物體所受重力近似等于地球?qū)λ囊υ诘孛嫣帲校涸诟邽閔處，有：教材：?jiǎn)栴}與思考1．“我們說(shuō)蘋(píng)果落向地球，而不說(shuō)地球向上運(yùn)動(dòng)碰到蘋(píng)果，是因?yàn)榈厍虻馁|(zhì)量比蘋(píng)果大得多，地球?qū)μO(píng)果的引力比蘋(píng)果對(duì)地球的引力大得多。”這種說(shuō)法對(duì)嗎？為什么？萬(wàn)有引力定律第二節(jié)這種說(shuō)法錯(cuò)誤。地球和蘋(píng)果間的萬(wàn)有引力一對(duì)作用力與反作用力，兩者大小相等。人站在地球上，一般以地球?yàn)閰⒄瘴?，觀察到的是蘋(píng)果落向地球，所以我們說(shuō)“蘋(píng)果落向地球，而不說(shuō)地球向上運(yùn)動(dòng)碰到蘋(píng)果”。如果以蘋(píng)果為參照物，也可以說(shuō)地球向蘋(píng)果運(yùn)動(dòng)。教材：?jiǎn)栴}與思考2．簡(jiǎn)述如何在卡文迪什扭秤實(shí)驗(yàn)中用“放大法”測(cè)量T形架轉(zhuǎn)動(dòng)的微小角度。萬(wàn)有引力定律第二節(jié)利用T形架上的平面鏡對(duì)入射光的反射，以“放大”石英絲扭轉(zhuǎn)的微小角度。①反射光偏轉(zhuǎn)角是平面鏡偏轉(zhuǎn)角的2倍，這是第一次“放大”；②標(biāo)尺離平面鏡越遠(yuǎn)，光點(diǎn)移動(dòng)的距離越大，這是第二次“放大”。只要測(cè)量光點(diǎn)移動(dòng)的距離，根據(jù)光路的幾何關(guān)系即可計(jì)算石英絲扭轉(zhuǎn)的微小角度。石英絲MbdacrrFF教材：?jiǎn)栴}與思考3．根據(jù)天文觀測(cè)，在距離地球4301.y.處有兩顆恒星，它們的質(zhì)量分別為1×1031kg和6.4×1030kg，半徑分別為4.86×1010m和2.4×109m，它們之間的距離為7.57×1012m。能否用萬(wàn)有引力定律直接計(jì)算它們之間的萬(wàn)有引力大??？（1.y.為長(zhǎng)度單位光年的符號(hào)，即光在一年內(nèi)傳播的距離，11.y.=9.46×1015m）萬(wàn)有引力定律第二節(jié)能。萬(wàn)有引力定律表述的是兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)間的吸引力，這兩顆恒星的尺度遠(yuǎn)小于它們之間的距離，可視為質(zhì)點(diǎn)。教材：?jiǎn)栴}與思考4．氫原子是由一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)電子組成的，質(zhì)子的質(zhì)量是1.7×10?27kg，電子的質(zhì)量是9.1×10?31kg。在氫原子中，電子和質(zhì)子相距約5.9×10?11m，兩者間的萬(wàn)有引力有多大？萬(wàn)有引力定律第二節(jié)教材：?jiǎn)栴}與思考5．任何兩個(gè)物體間一定存在萬(wàn)有引力。為什么圖中放在