《万有引力定律》课件.ppt

6.3 6.3 万有引力定律万有引力定律苹苹果果落落地地思考：苹果为什么落向地面而不飞向空中？思考：苹果为什么落向地面而不飞向空中？苹苹果果树树不不论论长长得得矮矮还还是是高高，树树上上的的苹苹果果都都会会落落地地。由由此此可可知知，即即使使苹苹果果树树长长到到月月球球那那么么高高，苹苹果果照照样样会会落落地地。那那么么，月月球球为为何何没没有落地呢？有落地呢？牛顿的思考牛顿的思考牛顿的思考：牛顿的思考：（1）地球表面的重力是否能延伸到月亮轨道？）地球表面的重力是否能延伸到月亮轨道？（2）将物体水平抛出，速度越大，抛射越远，当速度大）将物体水平抛出，速度越大，抛射越远，当速度大到一定值，物体会落向哪里？到一定值，物体会落向哪里？牛顿的猜想：牛顿的猜想：苹果与月亮受到的引力可能是同苹果与月亮受到的引力可能是同一种力一种力!和太阳与行星间的引力同性质和太阳与行星间的引力同性质 这种力可能都遵从与距离平方成这种力可能都遵从与距离平方成反比的关系。反比的关系。牛牛顿顿的的人人造造地地球球卫卫星星草草图图物体围绕地球做圆物体围绕地球做圆周运动和苹果落地周运动和苹果落地一样也是物体受到一样也是物体受到重力的一种外在表重力的一种外在表现形式现形式牛牛顿顿的的猜猜想想证明苹果、月亮受力满足证明苹果、月亮受力满足“平方反比平方反比”的关的关系系 当时已知的一些量：当时已知的一些量：地表重力加速度：地表重力加速度：2 地球半径：地球半径：R=6400103m 月亮周期：月亮周期：T 天天2.36106s 月亮轨道半径：月亮轨道半径：r 60R 那么，通过这些已知条件如何来证那么，通过这些已知条件如何来证明：苹果、月亮受力也满足明：苹果、月亮受力也满足“平方反比平方反比”的关系呢？的关系呢？当时已知的一些量：当时已知的一些量：地表重力加速度：地表重力加速度：2 地球半径：地球半径：R=6400103m 月亮周期：月亮周期：T 天天2.36106s 月亮轨道半径：月亮轨道半径：r 60R？计算验证：计算验证：计算结果：计算结果：确实满足确实满足“平方反比平方反比”规规律律 牛顿的这一猜想非常大胆，将天上和人间连接在了一起！牛顿的智慧牛顿的智慧牛顿再度思考：牛顿再度思考：既然太阳行星间、既然太阳行星间、地球月球间、地球物体地球月球间、地球物体间有引力，那么任何两间有引力，那么任何两个有质量的物体间是否个有质量的物体间是否也都有这样的引力呢？也都有这样的引力呢？牛顿的智慧牛顿的智慧二、万有引力定律二、万有引力定律内容内容：自然界中任何两个物体都相互吸引，引力自然界中任何两个物体都相互吸引，引力的大小跟这两个物体的的大小跟这两个物体的质量的乘积质量的乘积成正比，跟成正比，跟它们的它们的距离的平方距离的平方成反比。成反比。G为引力常量，为引力常量，r为两物体的中心距离。为两物体的中心距离。表达式：表达式：1 1、m m2 2是两个物体的质量是两个物体的质量 是两个物体间的距离：是两个物体间的距离：公式说明：公式说明：均匀球体指球心间距离均匀球体指球心间距离对于相距很远可看做质点的物对于相距很远可看做质点的物体，指质点间的距离体，指质点间的距离两质点间距离趋于两质点间距离趋于0时，其之间万有引力是不是无穷大？时，其之间万有引力是不是无穷大？1 1、普遍性：普遍性：万有引力存在于任何两个物体之间，只不过一万有引力存在于任何两个物体之间，只不过一般物体的质量与星球相比太小了，他们之间的万有引力也非般物体的质量与星球相比太小了，他们之间的万有引力也非常小，完全可以忽略不计。常小，完全可以忽略不计。4 4、适用性：、适用性：适用于两个质点间的引力，当物体之间的距离适用于两个质点间的引力，当物体之间的距离远大于物体本身时，物体可看成质点远大于物体本身时，物体可看成质点;当两物体是质量分布均当两物体是质量分布均匀的球体时，它们间的引力也可直接用公式计算，但式中的匀的球体时，它们间的引力也可直接用公式计算，但式中的r r是指两球心间的距离。是指两球心间的距离。2 2、相互性：、相互性：两个物体相互作用的引力是一对作用力与反作两个物体相互作用的引力是一对作用力与反作用力。用力。3 3、特殊性：、特殊性：两个物体间的万有引力和物体所在的空间及其两个物体间的万有引力和物体所在的空间及其他物体存在无关。他物体存在无关。1687年万有引力定律万有引力定律太阳和行星之间太阳和行星之间月球和地球之间月球和地球之间任意两物体之间任意两物体之间万有引力定律的意义万有引力定律的意义 万有引力定律的发现，把地面上的物体万有引力定律的发现，把地面上的物体和天体的运动规律统一起来，打破了天体运和天体的运动规律统一起来，打破了天体运动的神秘性。动的神秘性。1.1.关于万有引力，下列说法中正确得是：关于万有引力，下列说法中正确得是：关于万有引力，下列说法中正确得是：关于万有引力，下列说法中正确得是：()()A.A.万有引力只有在天体之间才体现出来万有引力只有在天体之间才体现出来万有引力只有在天体之间才体现出来万有引力只有在天体之间才体现出来B.B.一个苹果由于其质量很小，它受到地球的万有引一个苹果由于其质量很小，它受到地球的万有引一个苹果由于其质量很小，它受到地球的万有引一个苹果由于其质量很小，它受到地球的万有引力几乎可以忽略力几乎可以忽略力几乎可以忽略力几乎可以忽略C.C.地球对人造卫星的万有引力远大于卫星对地球的地球对人造卫星的万有引力远大于卫星对地球的地球对人造卫星的万有引力远大于卫星对地球的地球对人造卫星的万有引力远大于卫星对地球的万有引力万有引力万有引力万有引力D.D.地球表面的大气层是因为万有引力的约束而存在地球表面的大气层是因为万有引力的约束而存在地球表面的大气层是因为万有引力的约束而存在地球表面的大气层是因为万有引力的约束而存在于地球表面附近于地球表面附近于地球表面附近于地球表面附近课堂练习D2.要使两物体间的万有引力减小到原来的要使两物体间的万有引力减小到原来的1/4，下列办法，下列办法可采用的是（可采用的是（）A.使两个物体质量各减小一半，距离不变使两个物体质量各减小一半，距离不变 B.使其中一个物体的质量减小到原来的使其中一个物体的质量减小到原来的1/4，距离不变，距离不变 C.使两物体的距离增为原来的使两物体的距离增为原来的2倍，质量不变倍，质量不变 D.距离和两物体质量都减小为原来的距离和两物体质量都减小为原来的1/4课堂练习ABC3.3.操场两边放着半径为操场两边放着半径为操场两边放着半径为操场两边放着半径为r r1 1、r r2 2，质量分别为，质量分别为，质量分别为，质量分别为mm1 1、mm2 2的篮球和足球，两者的直线间距为的篮球和足球，两者的直线间距为的篮球和足球，两者的直线间距为的篮球和足球，两者的直线间距为r r，这两球间的万，这两球间的万，这两球间的万，这两球间的万有引力大小为（有引力大小为（有引力大小为（有引力大小为（）A.B.A.B.C.D.C.D.无法判断无法判断无法判断无法判断课堂练习Cr4.4.地球的半径为地球的半径为地球的半径为地球的半径为R R，地球表面处物体所受的重力为，地球表面处物体所受的重力为，地球表面处物体所受的重力为，地球表面处物体所受的重力为mgmg，近似等于物体所受的万有引力。关于物体在下，近似等于物体所受的万有引力。关于物体在下，近似等于物体所受的万有引力。关于物体在下，近似等于物体所受的万有引力。关于物体在下列位置所受万有引力大小的说法中，正确的是（列位置所受万有引力大小的说法中，正确的是（列位置所受万有引力大小的说法中，正确的是（列位置所受万有引力大小的说法中，正确的是（）A.A.离地面高度离地面高度离地面高度离地面高度 R R 处为处为处为处为4mg 4mg B.B.离地面高度离地面高度离地面高度离地面高度 R R 处为处为处为处为 C.C.离地面高度离地面高度离地面高度离地面高度 2R 2R 处为处为处为处为 D.D.离地面高度离地面高度离地面高度离地面高度 处为处为处为处为4mg4mg 课堂练习C三、万有引力定律的验证三、万有引力定律的验证1、哈雷彗星回归预测、哈雷彗星回归预测哈雷彗星哈雷彗星1682 年年8 月出现月出现 1758 年年12 月月25 日晚回归日晚回归哈雷哈雷2、引力常量的测量、引力常量的测量【思考思考】对于一个十分微小的物理量该采用对于一个十分微小的物理量该采用什么方法测量？什么方法测量？科学方法科学方法放大法放大法卡文迪许卡文迪许卡文迪许扭秤实验卡文迪许扭秤实验 G值为值为6.6710-11 Nm2/kg2 G值的物理含义：值的物理含义：两个质量为两个质量为1kg的物体相距的物体相距1m时，它们之时，它们之间万有引力为间万有引力为6.6710-11 N卡文迪许扭称实验的意义卡文迪许扭称实验的意义证明了万有引力的存在，使万有引力定律证明了万有引力的存在，使万有引力定律进入了真正实用的时代；进入了真正实用的时代；开创了微小量测量的先河，使科学放大思开创了微小量测量的先河，使科学放大思想得到推广；想得到推广；卡文迪许被称为卡文迪许被称为“第一个称量地球质量的第一个称量地球质量的人人”！思考：思考：为什么说任何两个物体间都有万有引力，而为什么说任何两个物体间都有万有引力，而我们却感受不到？我们却感受不到？粗略的计算一下两个质量为粗略的计算一下两个质量为粗略的计算一下两个质量为粗略的计算一下两个质量为50kg50kg，相距的人之间，相距的人之间，相距的人之间，相距的人之间的引力？的引力？的引力？的引力？一粒芝麻重的几千分之一一粒芝麻重的几千分之一一粒芝麻重的几千分之一一粒芝麻重的几千分之一!牛顿的赠言：牛顿的赠言：我不知道世人对我的看法怎样，但是在我看来，我不过是一个在海滨玩耍的孩子，为时而发现一块比平常光滑的石子或美丽的贝壳而感到高兴；但那浩瀚的真理之海洋，却还在我的面前未曾发现呢？小小 结结一、月地检验：一、月地检验：证实了太阳与行星间的引力和地球与证实了太阳与行星间的引力和地球与地面上的物体间的引力是同一种性质的力。地面上的物体间的引力是同一种性质的力。二、万有引力定律：二、万有引力定律：1、内容：、内容：2、公式：、公式：3、适用条件：、适用条件：（1 1）两个质点）两个质点 （2 2）两个质量分布均匀的球体）两个质量分布均匀的球体 r r为两个球心间的距离为两个球心间的距离三、引力常量：三、引力常量：卡文迪许卡文迪许 G 6.6710-11Nm2/kg25、设行星绕恒星的运动轨道是圆，则其运、设行星绕恒星的运动轨道是圆，则其运行周期行周期T的平方与其运行轨道半径的平方与其运行轨道半径R的三次方的三次方之比为常数，即，那么之比为常数，即，那么k的大小决定于（的大小决定于（）A、只与行星质量有关、只与行星质量有关B、只与恒星质量有关、只与恒星质量有关C、与行星及恒星的质量都有关、与行星及恒星的质量都有关D、与恒星的质量及行星的速率有关、与恒星的质量及行星的速率有关例题分析例题分析B6、离地面某一高度、离地面某一高度h处的重力加速度是地球处的重力加速度是地球表面重力加速度的表面重力加速度的1/2，则高度，则高度h是地球半径是地球半径的多少倍？的多少倍？7、如下图所示，在半径、如下图所示，在半径R20cm、质量、质量M168kg的均匀铜球中，挖去一球形空穴，空穴的的均匀铜球中，挖去一球形空穴，空穴的半径为半径为R/2，并且跟铜球相切，在铜球外有一质量，并且跟铜球相切，在铜球外有一质量m1kg、体积可忽略不计的小球，这个小球位、体积可忽略不计的小球，这个小球位于连接铜球球心跟空穴中心的直线上，并且在空穴于连接铜球球心跟空穴中心的直线上，并且在空穴一边，两球心相距是一边，两球心相距是d2m，试求它们之间的相，试求它们之间的相互吸引力互吸引力F1FF22.41109N