【物理 】萬有引力定律課件 2023-2024學(xué)年高一下學(xué)期物理人教版（2019）必修第二冊(cè)

2萬有引力定律第七章萬有引力與宇宙航行6.4

生活中的圓周運(yùn)動(dòng)第6章

圓周運(yùn)動(dòng)（1）行星繞太陽運(yùn)動(dòng)的軌道十分接近圓，太陽處在圓心；一、行星與太陽的引力（2）行星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)；（3）所有行星軌道半徑r的三次方與它公轉(zhuǎn)周期T的二次方的比值都相等，即：問題導(dǎo)入

各行星都圍繞著太陽運(yùn)行，說明太陽與行星之間的引力是使行星如此運(yùn)動(dòng)的主要原因。引力的大小和方向分別是？勻速圓周運(yùn)動(dòng)伽利略行星的運(yùn)動(dòng)是受到了來自太陽的類似于磁力的作用，與距離成反比。行星的運(yùn)動(dòng)是太陽吸引的緣故，并且力的大小與到太陽距離的平方成反比。在行星的周圍有旋轉(zhuǎn)的物質(zhì)作用在行星上，使得行星繞太陽運(yùn)動(dòng)。開普勒笛卡爾胡克科學(xué)的足跡行星的運(yùn)動(dòng)與地面物體的運(yùn)動(dòng)遵從不同的規(guī)律，是”慣性”自行維持的開普勒發(fā)現(xiàn)行星運(yùn)動(dòng)三大定律之后，人們就開始尋找行星這樣運(yùn)動(dòng)的原因？牛頓在前人對(duì)慣性研究的基礎(chǔ)上，他提出牛頓(1643—1727)英國著名的物理學(xué)家使行星沿圓或橢圓運(yùn)動(dòng)，需要指向圓心或橢圓焦點(diǎn)的力，這個(gè)力應(yīng)該就是太陽對(duì)它的引力下面，我們根據(jù)牛頓運(yùn)動(dòng)定律及開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律來討論行星與太陽間的引力。思考與討論1.若行星繞太陽的運(yùn)動(dòng)可看作是勻速圓周運(yùn)動(dòng)太陽與行星間引力的方向是什么方向？為什么？2.引力大小與什么因素有關(guān)？表達(dá)式又是怎樣的呢？3.力與距離成正比嗎？相距越遠(yuǎn)的物體受到的力可能越大嗎？4.在我們學(xué)過的知識(shí)中，有描述軌道半徑r與周期T之間關(guān)系的公式嗎？太陽行星

ma行星

mr行星繞太陽做勻速圓周運(yùn)動(dòng)1.簡化模型若行星質(zhì)量為m，軌道半徑為r，線速度為v，則行星所需要的向心力為：天文觀測(cè)可得到行星的公轉(zhuǎn)周期為T，由開普勒第三定律，可得：vM1.若行星繞太陽的運(yùn)動(dòng)可看作是勻速圓周運(yùn)動(dòng)太陽與行星間引力的方向是什么方向？為什么？（2）行星對(duì)太陽的引力跟太陽的質(zhì)量成正比，與行星、太陽之間的距離的二次方成反比。（1）太陽對(duì)行星的引力跟行星的質(zhì)量成正比，與行星、太陽之間的距離的二次方成反比。一、行星與太陽的引力結(jié)論：其中均為常量，與行星、太陽均無關(guān)。5.太陽對(duì)行星的作用力只跟行星質(zhì)量,半徑有關(guān)嗎？還能從什么角度幫助我們向前更進(jìn)一步？

與太陽、行星的質(zhì)量成正比，與兩者距離的平方成反比；一、行星與太陽的引力作用力和反作用力太陽與行星間引力的大?。篏為比例系數(shù)，與太陽、行星無關(guān)。沿著太陽與行星間的連線方向。太陽與行星間引力的方向：

蘋果成熟之后，落到地面上，是不是也是因?yàn)榈厍虻奈?？二、?地檢驗(yàn)太陽能夠吸引行星圍繞著自己轉(zhuǎn)動(dòng)：那么月球可以繞地球轉(zhuǎn)動(dòng)，是不是也是因?yàn)榈厍蛴蓄愃频囊δ?？地球和月球之間也存在引力？蘋果受到重力地球?qū)μO果也存在引力？1.假設(shè)地球?qū)υ虑虻淖饔昧εc太陽對(duì)行星的作用力是同一種力，其表達(dá)式是怎樣的？2.月球在這個(gè)力的作用下做什么運(yùn)動(dòng)？其向心加速度的表達(dá)式是怎樣的？3.假設(shè)地球?qū)Φ孛嫔系奶O果的力也是同一種力，其表達(dá)式是怎樣的？4.蘋果在這個(gè)力的作用下做什么運(yùn)動(dòng)？其加速度的表達(dá)式是怎樣的？5.這兩個(gè)加速度之比是多少？思考與討論1.地球和月球之間的吸引力：

二、月-地檢驗(yàn)2.地球和蘋果之間的吸引力：

地球半徑R=6.4×106m當(dāng)時(shí)可以利用的數(shù)據(jù)有：地表重力加速度g=9.8m/s2月地距離r≈60R=3.84×108m月球周期T=27.3天≈2.36×106

s蘋果做自由落體運(yùn)動(dòng)：

g=9.8m/s2月球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)：

Mm3.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，都遵循相同的規(guī)律！二、月-地檢驗(yàn)G為比例系數(shù)，與太陽、行星無關(guān)。萬有引力?。?！

方向：在兩物體的連線上。三、萬有引力定律

r的物理意義：（1）對(duì)于可以看做質(zhì)點(diǎn)的物體，r為兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)之間的距離；（2）對(duì)于質(zhì)量分布均勻的球體，r為兩個(gè)球心之間的距離；（3）質(zhì)量分布均勻的球體與球外一質(zhì)點(diǎn)，r為質(zhì)點(diǎn)到球心的距離。m1m2r

自然界中任何兩個(gè)物體都相互吸引，引力的大小與物體的質(zhì)量m1和m2的乘積成正比，與它們之間距離r的二次方成反比。m1和m2表示兩個(gè)物體的質(zhì)量，r表示兩個(gè)球心之間的距離萬有引力定律的適用條件三、萬有引力定律

如圖，兩球間的距離為r0。兩球的質(zhì)量分布均勻，質(zhì)量分別為m1、m2，半徑分別為r1、r2，引力常量為G，則兩球間的萬有引力大小為√練習(xí)三、引力常量☆情境導(dǎo)入1、在學(xué)習(xí)彈力時(shí)，我們?nèi)绾瓮ㄟ^實(shí)驗(yàn)巧妙的放大桌面的微小形變？微小量放大三、引力常量觀看視頻，對(duì)比微小形變實(shí)驗(yàn)，體會(huì)卡文迪什實(shí)驗(yàn)的巧妙之處。萬有引力與生活根據(jù)萬有引力定律，自然界中任意兩個(gè)物體都要相互吸引，為什么同桌之間并沒有感受到引力呢？假若你與同桌相距0.5m，請(qǐng)粗略計(jì)算你與同桌間的引力為多大？(已知G＝6.67×10－11N·m2/kg2).

方向：在兩物體的連線上。三、萬有引力定律

r的物理意義：（1）對(duì)于可以看做質(zhì)點(diǎn)的物體，r為兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)之間的距離；（2）對(duì)于質(zhì)量分布均勻的球體，r為兩個(gè)球心之間的距離；（3）質(zhì)量分布均勻的球體與球外一質(zhì)點(diǎn)，r為質(zhì)點(diǎn)到球心的距離。m1m2r

自然界中任何兩個(gè)物體都相互吸引，引力的大小與物體的質(zhì)量m1和m2的乘積成正比，與它們之間距離r的二次方成反比。m1和m2表示兩個(gè)物體的質(zhì)量答案：AD

大本P59B萬有引力定律月球繞地球行星繞太陽地球表面物體G是比例系數(shù)，叫做引力常量，適用于任何兩個(gè)物體。（1）單位：（2）大?。海?）引力常量G的測(cè)定：三、萬有引力定律放大思想卡文迪什扭秤實(shí)驗(yàn)

由于地球的自轉(zhuǎn)，地面不同位置的人會(huì)做半徑不同的勻速圓周運(yùn)動(dòng)：1.人在不同位置受到的萬有引力的大小和方向？將地球視為一個(gè)規(guī)則的球體將地球視為一個(gè)規(guī)則的球體將人視為一個(gè)質(zhì)點(diǎn)方向均由人沿半徑指向地心。

四、萬有引力和重力的關(guān)系Ow

引

引將地球視為一個(gè)規(guī)則的球體四、萬有引力和重力的關(guān)系Ow

由于地球的自轉(zhuǎn)，地面不同位置的人會(huì)做半徑不同的勻速圓周運(yùn)動(dòng)：2.人在不同位置，什么力提供向心力？

引

向mg

向

向心力由萬有引力的一個(gè)分力去充當(dāng)。按照矢量的平行四邊形法則，萬有引力還會(huì)有另一個(gè)分力——就是我們以前學(xué)過的重力。將地球視為一個(gè)規(guī)則的球體四、萬有引力和重力的關(guān)系Ow

由于地球的自轉(zhuǎn)，地面不同位置的人會(huì)做半徑不同的勻速圓周運(yùn)動(dòng)：3.人在北極點(diǎn)的受力分析（南極點(diǎn)的情況相同）

引

向=mg

引

向mg=

引重力方向？將地球視為一個(gè)規(guī)則的球體四、萬有引力和重力的關(guān)系Ow

由于地球的自轉(zhuǎn)，地面不同位置的人會(huì)做半徑不同的勻速圓周運(yùn)動(dòng)：4.人在赤道上的受力分析

引

向mg

引

向+mg

引此時(shí)重力加速度g最小。

向mg=

引

向從赤道到兩極：隨著緯度增加，向心力減小，重力mg在增大，重力加速度g增大。重力方向？大本P60AC[針對(duì)訓(xùn)練]1．(2021·山東等級(jí)考)從“玉兔”登月到“祝融”探火，我國星

際探測(cè)事業(yè)實(shí)現(xiàn)了由地月系到行星際的跨越。已知火星質(zhì)量

約為月球的9倍，半徑約為月球的2倍，“祝融”火星車的質(zhì)

量約為“玉兔”月球車的2倍。在著陸前，“祝融”和“玉兔”都會(huì)經(jīng)歷一個(gè)由著陸平臺(tái)支撐的懸停過程。懸停時(shí)，“祝融”與“玉兔”所受著陸平臺(tái)的作用力大小之比為

(

)A．9∶1 B．9∶2C．36∶1 D．72∶1大本P60B[答案]

B大本P592．(2022·廣東深圳高一期末)英國物理學(xué)家卡文迪什根據(jù)放大原理利用扭秤測(cè)出了萬有引力常量。下述觀點(diǎn)正確的是(

)A．萬有引力常量G沒有單位B．卡文迪什用實(shí)驗(yàn)的方法證明了萬有引力的存在C．兩個(gè)質(zhì)量是1kg的質(zhì)點(diǎn)相距1m時(shí)，萬有引力的大小為6367ND．在土星和地球上萬有引力常量G的數(shù)值是不同的B小本P133第6題

例2、一個(gè)質(zhì)量均勻分布的球體，半徑為2r，在其內(nèi)部挖去一個(gè)半徑為r的球形空穴，其表面與球面相切，如下圖所示．已知挖去小球的質(zhì)量為m，在球心和空穴中心連線上，距球心d=6r,處有一質(zhì)量為m2的質(zhì)點(diǎn)，求：（1）被挖去的小球挖去前對(duì)m2的萬有引力為多大（2）剩余部分對(duì)m2的萬有引力為多大？學(xué)習(xí)目標(biāo)二

填補(bǔ)法求解引力問題11．如圖所示，用一根長為l＝1m的細(xì)線，一端系一質(zhì)量為m＝1kg的小球(可視為