萬(wàn)有引力定律課件-高一下學(xué)期物理人教版2

7.2萬(wàn)有引力定律開(kāi)普勒行星運(yùn)動(dòng)定律發(fā)現(xiàn)之后，人們開(kāi)始更深入地思考：是什么原因使行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)？繼續(xù)的思考開(kāi)普勒行星運(yùn)動(dòng)定律發(fā)現(xiàn)之后，人們開(kāi)始更深入地思考：是什么原因使行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)？繼續(xù)的思考伽利略(GalileoGalilei，1564-1642)開(kāi)普勒（JohannesKepler，1572-1630）笛卡兒(Descartes，1596-1650)胡克（RobertHooke，1635-1703）哈雷（EdmondHalley，1656-1742）牛頓在前人對(duì)慣性研究的基礎(chǔ)上，開(kāi)始思考“物體怎樣才會(huì)不沿直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)”這一問(wèn)題，他的回答是：以任何方式改變速度，都需要力。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)該是太陽(yáng)對(duì)它的引力。繼續(xù)的思考牛頓（IsaacNewton，1643－1727）行星繞太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)可以看作勻速圓周運(yùn)動(dòng)。行星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，受到一個(gè)指向圓心（太陽(yáng)）的引力（萬(wàn)有引力），正是這個(gè)引力提供了向心力。一、行星與太陽(yáng)間的引力（1）若已知質(zhì)量為m的某行星繞太陽(yáng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，軌道半徑為r，線(xiàn)速度為v，太陽(yáng)對(duì)行星的向心力為：（2）天文觀(guān)測(cè)可得到行星的公轉(zhuǎn)周期T，由線(xiàn)速度v與公轉(zhuǎn)周期T的關(guān)系可以寫(xiě)出用公轉(zhuǎn)周期T表示的向心力的表達(dá)式：行星繞太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)可以看作勻速圓周運(yùn)動(dòng)。行星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，受到一個(gè)指向圓心（太陽(yáng)）的引力（萬(wàn)有引力），正是這個(gè)引力提供了向心力。一、行星與太陽(yáng)間的引力(3)不同行星的公轉(zhuǎn)周期是不同的，引力跟太陽(yáng)與行星間的距離關(guān)系的表達(dá)式中不應(yīng)出現(xiàn)周期T，根據(jù)開(kāi)普勒第三定律消去周期T：行星繞太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)可以看作勻速圓周運(yùn)動(dòng)。行星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，受到一個(gè)指向圓心（太陽(yáng)）的引力（萬(wàn)有引力），正是這個(gè)引力提供了向心力。一、行星與太陽(yáng)間的引力

行星繞太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)可以看作勻速圓周運(yùn)動(dòng)。行星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，受到一個(gè)指向圓心（太陽(yáng)）的引力（萬(wàn)有引力），正是這個(gè)引力提供了向心力。一、行星與太陽(yáng)間的引力

行星繞太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)可以看作勻速圓周運(yùn)動(dòng)。行星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，受到一個(gè)指向圓心（太陽(yáng)）的引力（萬(wàn)有引力），正是這個(gè)引力提供了向心力。一、行星與太陽(yáng)間的引力太陽(yáng)與行星間引力的大小與太陽(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。方向沿著太陽(yáng)與行星間的連線(xiàn)二、月-地檢驗(yàn)為什么月球也不會(huì)飛離地球呢？月球和地球之間存在引力什么力使得蘋(píng)果不能離開(kāi)地球?地球與蘋(píng)果的引力-重力

拉住月球使它繞地球運(yùn)動(dòng)的力，與拉著蘋(píng)果使它下落的力，以及眾行星與太陽(yáng)之間的作用力是不是同一種力，遵循相同的規(guī)律?檢驗(yàn)原理：假設(shè)是同一性質(zhì)的力：月球繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)的向心加速度：蘋(píng)果自由落體加速度：由于月球與地球中心的距離r約為地球半徑R的60倍，所以二、月-地檢驗(yàn)下列是當(dāng)時(shí)可以測(cè)量的數(shù)據(jù):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計(jì)算結(jié)果：二、月-地檢驗(yàn)理論值：計(jì)算值：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(yáng)、行星間的引力，真的遵從相同的規(guī)律！我們的思想還可以更加解放！是否宇宙中任意兩個(gè)物體之間都有這樣的力呢?二、月-地檢驗(yàn)1.內(nèi)容：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,與它們之間距離的二次方成反比；引力的方向在它們的連線(xiàn)上。2.公式：式中質(zhì)量的單位用千克（kg），距離的單位用米（m），力的單位用牛（N）。G是比例系數(shù)，叫作引力常量（gravitationalconstant），適用于任何兩個(gè)物體。三、萬(wàn)有引力定律3.適用條件：（1）萬(wàn)有引力定律公式適用于質(zhì)點(diǎn)之間的引力大小的計(jì)算。（2）對(duì)于實(shí)際物體間的相互作用，當(dāng)兩個(gè)物體間的距離遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于物體本身的大小（物體可視為質(zhì)點(diǎn)）時(shí)也適用。（3）一個(gè)質(zhì)量分布均勻的球體與球外一個(gè)質(zhì)點(diǎn)間的相互作用，r為球心到質(zhì)點(diǎn)的距離．三、萬(wàn)有引力定律3.適用條件：（4）兩個(gè)質(zhì)量分布均勻的球體間的引力大小可用萬(wàn)有引力定律公式求解，公式中的r為兩球心之間的距離。三、萬(wàn)有引力定律4.萬(wàn)有引力定律的特性：（1）普遍性：萬(wàn)有引力存在于宇宙中任何有質(zhì)量的物體之間。（2）相互性：兩個(gè)物體間相互作用的引力是一對(duì)作用力和反作用力，符合力的相互作用。（3）宏觀(guān)性：天體間萬(wàn)有引力較大，它是支配天體運(yùn)動(dòng)的原因。地面物體間、微觀(guān)粒子間的萬(wàn)有引力微小，不足以影響物體的運(yùn)動(dòng)，故常忽略不計(jì)。（4）特殊性：兩個(gè)物體間的萬(wàn)有引力只與它們本身的質(zhì)量有關(guān)，與它們之間的距離有關(guān)，與所在空間的性質(zhì)無(wú)關(guān)。三、萬(wàn)有引力定律牛頓得出了萬(wàn)有引力與物體質(zhì)量及它們之間距離的關(guān)系，但卻無(wú)法算出兩個(gè)天體之間萬(wàn)有引力的大小，因?yàn)樗恢酪ΤＡ縂的值。一百多年以后，英國(guó)物理學(xué)家卡文迪什通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)量了幾個(gè)鉛球之間的引力。由這一實(shí)驗(yàn)結(jié)果可推算出引力常量G的值。國(guó)際科技數(shù)據(jù)委員會(huì)2014年的推薦值G＝6.67408（31）×10-11N·m2/kg2，通常取G＝6.67×10-11N·m2/kg2。四、引力常量卡文迪什（shí）（HenryCavendish，1731—1810）卡文迪許實(shí)驗(yàn)室作為劍橋大學(xué)物理科學(xué)院的一個(gè)系，從1904年至1989年的85年間一共產(chǎn)生了29位諾貝爾獎(jiǎng)得主，占劍橋大學(xué)諾獎(jiǎng)總數(shù)的三分之一。在鼎盛時(shí)期甚至獲譽(yù)“全世界二分之一的物理學(xué)發(fā)現(xiàn)都來(lái)自卡文迪許實(shí)驗(yàn)室。”約翰·威廉·斯特拉特，第三代瑞利男爵（物理，1904）研究氣體密度，并從中發(fā)現(xiàn)氬約瑟夫·湯姆孫（物理，1906）發(fā)現(xiàn)電子，認(rèn)識(shí)到電子是亞原子粒子;（其子后來(lái)亦獲物理學(xué)獎(jiǎng)）歐內(nèi)斯特·盧瑟福（化學(xué)，1908）發(fā)現(xiàn)了放射性的半衰期，并將放射性物質(zhì)命名為α射線(xiàn)和β射線(xiàn)威廉·勞倫斯·布拉格（物理，1915）開(kāi)展用X射線(xiàn)分析晶體結(jié)構(gòu)的研究（25歲獲獎(jiǎng)，為最年輕得主）查爾斯·格洛弗·巴克拉（物理，1917）發(fā)現(xiàn)X射線(xiàn)的散射現(xiàn)象弗朗西斯·阿斯頓（化學(xué)，1922）借助質(zhì)譜儀發(fā)現(xiàn)了大量非放射性元素的同位素，并闡明了整數(shù)法則查爾斯·威耳遜（物理，1927）發(fā)明云室，用以觀(guān)察α粒子與電子的軌跡阿瑟·康普頓（物理，1927）發(fā)現(xiàn)康普頓效應(yīng)歐文·理查森（物理，1928）發(fā)現(xiàn)理查森定律詹姆斯·查德威克（物理，1935）發(fā)現(xiàn)中子喬治·佩吉特·湯姆森（物理，1937）發(fā)現(xiàn)電子具有波的性質(zhì)(約瑟夫·湯姆孫之子)愛(ài)德華·維克多·阿普爾頓（物理，1947）發(fā)現(xiàn)高度約為150英里（241千米）的電離層，即阿普爾頓層帕特里克·布萊克特（物理，1948）使用反控制云室觀(guān)察宇宙射線(xiàn)約翰·考克饒夫（物理，1951）使用粒子加速器研究原子核歐內(nèi)斯特·沃爾頓（物理，1951）歷史上第一位人為分裂原子核的人，證明了原子結(jié)構(gòu)理論弗朗西斯·克里克（生理學(xué)或醫(yī)學(xué)，1962）與詹姆斯·杜威·沃森共同發(fā)現(xiàn)了脫氧核糖核酸(DNA)的雙螺旋結(jié)構(gòu)詹姆斯·杜威·沃森（生理學(xué)或醫(yī)學(xué)，1962）與弗朗西斯·克里克共同發(fā)現(xiàn)了脫氧核糖核苷酸(DNA)的雙螺旋結(jié)構(gòu)馬克斯·佩魯茨（化學(xué)，1962）與約翰·肯德魯共同確定了血紅素和球蛋白的分子結(jié)構(gòu)約翰·肯德魯（化學(xué)，1962）與馬克斯·佩魯茨共同確定了血紅素和球蛋白的分子結(jié)構(gòu)多蘿西·克勞福特·霍奇金（化學(xué)，1964）確定了青霉素和維生素B12的結(jié)構(gòu)布賴(lài)恩·戴維·約瑟夫森（物理，1973）預(yù)言并發(fā)現(xiàn)約瑟夫森結(jié)效應(yīng)馬丁·賴(lài)爾（物理，1974）首位獲得諾貝爾獎(jiǎng)的天文學(xué)家安東尼·休伊什（物理，1974）發(fā)現(xiàn)脈沖星內(nèi)維爾·弗朗西斯·莫特（物理，1977）同菲利普·沃倫·安德森發(fā)展出磁性和無(wú)序體系電子結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)性理論菲利普·沃倫·安德森（物理，1977）同內(nèi)維爾·弗朗西斯·莫特發(fā)展出磁性和無(wú)序體系電子結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)性理論彼得·卡皮查（物理，1978）發(fā)現(xiàn)超流體阿卜杜勒·薩拉姆（物理，1979）

提出了通過(guò)希格斯機(jī)制使中間玻色子獲得靜止質(zhì)量的電弱統(tǒng)一規(guī)范理論[2]阿蘭·麥克萊德·科馬克（生理學(xué)或醫(yī)學(xué)，1979）成功進(jìn)行X射線(xiàn)成像分析亞倫·克魯格（化學(xué)，1982）使用晶體電子顯微鏡研究病毒及類(lèi)似物質(zhì)的結(jié)構(gòu)諾曼·拉姆齊（物理，1989）研發(fā)超精密銫原子鐘和氫微波激射器四、引力常量卡文迪什（shí）（HenryCavendish，1731—1810）劍橋大學(xué)三一學(xué)院例1下列關(guān)于行星對(duì)太陽(yáng)的引力的說(shuō)法正確的是(

)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，與行星和太陽(yáng)的距離成反比典型例題：一、對(duì)太陽(yáng)與行星間引力的理解

典型例題：二、萬(wàn)有引力定律

典型例題：二、萬(wàn)有引力定律例4如圖所示，兩質(zhì)量均勻分布的小球半徑分別為R1、R2，相距R，質(zhì)量為m1、m2，則兩球間的萬(wàn)有引力大小為(引力常量為G)(

)典型例題：二、萬(wàn)有引力定律思考與討論：假若你與同桌的質(zhì)量均為60kg，相距0.5m．粗略計(jì)算你與同桌間的引力(已知G＝6.67×10－11N·m2/kg2)．兩個(gè)人之間的引力很小，所以?xún)蓚€(gè)人靠近時(shí)，不會(huì)吸引到一起。故在進(jìn)行受力分析時(shí)，一般不考慮兩物體間的萬(wàn)有引力，除非是物體與天體、天體與天體間的相互作用。典型例題：二、萬(wàn)有引力定律除兩極以外，地面上其他點(diǎn)的物體，都圍繞地軸做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。地球?qū)ξ矬w的萬(wàn)有引力的一個(gè)分力F′提供向心力，另一個(gè)分力為重力mg，如圖所示．五、萬(wàn)有引力和重力的關(guān)系：1．地球表面處重力與萬(wàn)有引力的關(guān)系

五、萬(wàn)有引力和重力的關(guān)系：1．地球表面處重力與萬(wàn)有引力的關(guān)系

五、萬(wàn)有引力和重力的關(guān)系：1．地球表面處重力與萬(wàn)有引力的關(guān)系

五、萬(wàn)有引力和重力的關(guān)系：1．地球表面處重力與萬(wàn)有引力的關(guān)系

五、萬(wàn)有引力和重力的關(guān)系：1．地球表面處重力與萬(wàn)有引力的關(guān)系

五、萬(wàn)有引力和重力的關(guān)系：1．地球表面處重力與萬(wàn)有引力的關(guān)系地面上重力加速度的決定式：

五、萬(wàn)有引力和重力的關(guān)系：1．地球表面處重力與萬(wàn)有引力的關(guān)系(4)從赤道到兩極：隨著緯度增加，向心力F′＝mω2r減小，F(xiàn)′與F引夾角增大，所以重力mg在增大，重力加速度增大．故隨緯度升高，地球表面重力加速度逐漸增大。在赤道處重力加速度最小，在兩極處重力加速度最大。五、萬(wàn)有引力和重力的關(guān)系：1．地球表面處重力與萬(wàn)有引力的關(guān)系(4)從赤道到兩極：隨著緯度增加，向心力F′＝mω2r減小，F(xiàn)′與F引夾角增大，所以重力mg在增大，重力加速度增大．故隨緯度升高，地球表面重力加速度逐漸增大。在赤道處重力加速度最小，在兩極處重力加速度最大。五、萬(wàn)有引力和重力的關(guān)系：1．地球表面處重力與萬(wàn)有引力的關(guān)系

五、萬(wàn)有引力和重力的關(guān)系：2．重力與高度的關(guān)系h

五、萬(wàn)有引力和重力的關(guān)系：3．黃金代換例5地球可近似看成球形，由于地球表面上物體都隨地球自轉(zhuǎn)，所以有(

)A．物體在赤道處受到的地球引力等于兩極處，而重力小于兩極處B．赤道處的角速度比南緯30°的角速度大C．地球上物體的向心加速度都指向地心，且赤道上物體的向心加速度比兩極處大D．地面上的物體隨地球自轉(zhuǎn)時(shí)提供向心力的是重力典型例題：三、萬(wàn)有引力和重力的關(guān)系

典型例題：三、萬(wàn)有引力和重力的關(guān)系例7一個(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(xiàn)上，距球心d＝6r處有一質(zhì)量為m2的質(zhì)點(diǎn)，求：(引力常量為G)(1)被挖去的小球挖去前對(duì)m2的萬(wàn)有引力為多大？(2)剩余部分對(duì)m2的萬(wàn)有引力為多大？典型例題：用填補(bǔ)法求不完整球體對(duì)外部某質(zhì)點(diǎn)的萬(wàn)有引力例8在劉慈欣的科幻小說(shuō)《帶