【物理】萬(wàn)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)

7.2萬(wàn)有引力定律問(wèn)題1：請(qǐng)同學(xué)們回憶一下，開(kāi)普勒三定律的內(nèi)容是什么?問(wèn)題2：為什么行星繞太陽(yáng)如此和諧而又有規(guī)律地做近似的圓周運(yùn)動(dòng)？【交流討論】問(wèn)題1：關(guān)于前面的問(wèn)題，哪些科學(xué)家做出重要貢獻(xiàn)？一、行星與太陽(yáng)間的引力伽利略行星的運(yùn)動(dòng)是受到了來(lái)自太陽(yáng)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(yáng)吸引的緣故，并且力的大小與到太陽(yáng)距離的平方成反比。在行星的周圍有旋轉(zhuǎn)的物質(zhì)(以太)作用在行星上，使得行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)。開(kāi)普勒笛卡爾胡克一切物體都有合并的趨勢(shì)?？茖W(xué)足跡問(wèn)題2：在解釋行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的原因這一問(wèn)題上，為什么牛頓能夠成功，而其他科學(xué)家卻失敗了？你認(rèn)為牛頓成功的關(guān)鍵是什么？牛頓在前人對(duì)慣性研究的基礎(chǔ)上,開(kāi)始思考“物體怎樣才不沿直線運(yùn)動(dòng)”這一問(wèn)題。他的回答是：以任何方式改變速度（包括改變速度的方向）都需要力。這就是說(shuō)，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(yáng)對(duì)它的引力。于是，牛頓利用他的運(yùn)動(dòng)定律把行星的向心加速度與太陽(yáng)對(duì)它的引力聯(lián)系起來(lái)了。問(wèn)題3：行星繞太陽(yáng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，寫出行星需要的向心力表達(dá)式，并說(shuō)明式中符號(hào)的物理意義。問(wèn)題4：行星運(yùn)動(dòng)的線速度v與周期T

的關(guān)系式如何？寫出要消去v后的向心力表達(dá)式。

問(wèn)題5：如何應(yīng)用開(kāi)普勒第三定律消去周期T？為何要消去周期T？問(wèn)題6：寫出引力F與距離r的比例式，說(shuō)明比例式的意義。F是太陽(yáng)對(duì)行星的引力，m是行星的質(zhì)量，r是行星的軌道半徑，即球心間距結(jié)論：太陽(yáng)對(duì)行星的引力跟受力星體的質(zhì)量成正比，與行星、太陽(yáng)距離的二次方成反比。問(wèn)題7：既然太陽(yáng)對(duì)行星有引力，那么行星對(duì)太陽(yáng)有無(wú)引力？它有怎樣的定量關(guān)系？G比例系數(shù)，與太陽(yáng)、行星無(wú)關(guān)太陽(yáng)與行星間的引力大小為：方向：沿著太陽(yáng)和行星的連線由牛頓第三定律得F=F’【梳理深化】1.科學(xué)家的足跡從伽利略、開(kāi)普勒、笛卡兒到胡克、哈雷、牛頓，科學(xué)家們對(duì)行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的問(wèn)題認(rèn)識(shí)得越來(lái)越清楚。m行星質(zhì)量，r行星到太陽(yáng)間的距離4.太陽(yáng)與行星間的引力：太陽(yáng)與行星間的引力與太陽(yáng)的質(zhì)量、行星的質(zhì)量成正比，與兩者距離的二次方成反比3.行星對(duì)太陽(yáng)的引力2.太陽(yáng)對(duì)行星的引力M太陽(yáng)質(zhì)量G是比例系數(shù)，r為兩個(gè)球心間的距離。方向：沿著太陽(yáng)與行星間的連線。二、月—地檢驗(yàn)及萬(wàn)有引力【交流討論】問(wèn)題1：月球?yàn)槭裁蠢@地球做圓周運(yùn)動(dòng)，和地球繞太陽(yáng)做圓周運(yùn)動(dòng)的力是否相同？問(wèn)題2：蘋果為什么會(huì)落地呢？問(wèn)題3：地球與月球間的力、地球與蘋果間的力和太陽(yáng)與行星間的力是否是同種性質(zhì)的力？如何證明？地球給蘋果的一種力地球?qū)υ虑虻囊?，假設(shè)同種力。F1F2月球軌道r=60R假定維持月球繞地球運(yùn)動(dòng)的力與使得蘋果下落的力是同一種力,同樣遵從平方反比定律,則:R=6370km地球表面：月球軌道：地表重力加速度：g=9.8m/s2地球半徑：R=6400×103m月亮周期：T=27.3天≈2.36×106s月亮軌道半徑：r≈60R=3.84×108m向心加速度結(jié)論：地面物體所受地球的引力、月球所受地球的引力，以及太陽(yáng)與行星間的引力，是同一種力,且都遵從“與距離的二次方成反比”的關(guān)系【交流討論】三、萬(wàn)有引力定律問(wèn)題1：那么我們可以展開(kāi)想象的翅膀，更大膽設(shè)想：是否任何兩個(gè)物體之間都存在這樣的力？問(wèn)題2：什么是萬(wàn)有引力？并舉出實(shí)例。任何兩個(gè)物體間都存在這樣的力萬(wàn)有引力是普遍存在于宇宙中任何有質(zhì)量的物體之間的相互吸引力。日對(duì)地、地對(duì)月、地球?qū)Φ孛嫔衔矬w的引力都是其實(shí)例。問(wèn)題3：萬(wàn)有引力定律內(nèi)容是什么？表達(dá)式如何？各字母的物理意義。自然界中任何兩個(gè)物體都相互吸引，引力的方向在它們的連線上，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。F為兩個(gè)物體間的引力m1、m2分別表示兩個(gè)物體的質(zhì)量r為兩個(gè)物體間的距離G為萬(wàn)有引力常量問(wèn)題4：萬(wàn)有引力定律的適用條件是什么？?jī)蓚€(gè)質(zhì)點(diǎn)或兩個(gè)均質(zhì)球體（球心）之間的相互作用問(wèn)題5：萬(wàn)有引力定律的發(fā)現(xiàn)有什么重要意義？（1）萬(wàn)有引力定律的發(fā)現(xiàn)，是17世紀(jì)自然科學(xué)最偉大的成果之一。把地面上物體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律和天體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律統(tǒng)一了起來(lái)。（2）萬(wàn)有引力定律的發(fā)現(xiàn),對(duì)以后物理學(xué)的發(fā)展和天文學(xué)的發(fā)展具有深遠(yuǎn)的影響,它第一次揭示了自然界中一種基本相互作用的規(guī)律。四、引力常量問(wèn)題1：誰(shuí)最先測(cè)量了普通物體間的萬(wàn)有引力，并算出了引力常量的數(shù)值？卡文迪什在實(shí)驗(yàn)室通過(guò)測(cè)量幾個(gè)鉛球之間的萬(wàn)有引力，并比較準(zhǔn)確地得出了G的數(shù)值，G=6.67×10-11N·m2/kg2，它在數(shù)值上等于質(zhì)量是1kg的物體相距1米時(shí)的相互作用力。問(wèn)題2：萬(wàn)有引力常量測(cè)定有什么重要意義？卡文迪什在測(cè)定引力恒量G，表明萬(wàn)有引力定律適用于地面的任何兩個(gè)物體，用實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)一步證明了萬(wàn)有引力定律的普適性；同時(shí)使得包括計(jì)算星體質(zhì)量在內(nèi)的關(guān)于萬(wàn)有引力定律的定量計(jì)算成為可能。1.下面關(guān)于行星對(duì)太陽(yáng)的引力的說(shuō)法中正確的是（）A.行星對(duì)太陽(yáng)的引力與太陽(yáng)對(duì)行星的引力是同一性質(zhì)的力B.行星對(duì)太陽(yáng)的引力與太陽(yáng)的質(zhì)量成正比，與行星的質(zhì)量無(wú)關(guān)C.太陽(yáng)對(duì)行星的引力遠(yuǎn)大于行星對(duì)太陽(yáng)的引力D.行星對(duì)太陽(yáng)的引力大小與太陽(yáng)的質(zhì)量成正比，與行星的距離成反比A

2.若想檢驗(yàn)“使月球繞地球運(yùn)動(dòng)的力”與“使蘋果落地的力”遵循同樣的規(guī)律，在已知月地距離約為地球半徑60倍的情況下，需要驗(yàn)證（）A．地球吸引月球的力約為地球吸引蘋果的力的B．月球公轉(zhuǎn)的加速度約為蘋果落向地面加速度的C．自由落體在月球表面的加速度約為地球表面的D．蘋果在月球表面受到的引力約為在地球表面的B3.一名宇航員來(lái)到一個(gè)星球上，如果該星球的質(zhì)量是地球質(zhì)量的一半，它的直徑也是地球直徑的一半，那么這名宇航員在該星球上所受的萬(wàn)有引力大小是他在地球上所受萬(wàn)有引力大小的(

)A.0.25倍B.0.5倍C.2倍D.4倍C4.要使兩物體間的萬(wàn)有引力減小到原來(lái)的

，下列辦法不可采用的是（）A．使物體的質(zhì)量各減小一半，距離不變B．使其中一個(gè)物體的質(zhì)量減小到原來(lái)的，距離不變C．使兩物體間的距離增為原來(lái)的2倍，質(zhì)量不變D．使兩物體間的距離和質(zhì)量都減為原來(lái)的D5.如圖，r遠(yuǎn)大于兩球的半徑，但兩球半徑不能忽略，

而兩球的質(zhì)量均勻分布，大小分別為m1與m2，則兩球

間萬(wàn)有引力大小為(

)A.

B.