《万有引力定律》PPT课件.ppt
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1、6.6.3 3 万有引力定律万有引力定律在上一节的基础上,继续追寻牛顿的足在上一节的基础上,继续追寻牛顿的足迹,通过重新迹,通过重新“发现发现”万有引力定律,万有引力定律,体会科学规律发现的思路和过程体会科学规律发现的思路和过程. .是什么原因使行星绕太阳公转是什么原因使行星绕太阳公转而没有离开太阳?而没有离开太阳?牛顿:牛顿:太阳对行星的引力太阳对行星的引力使行星绕太阳公转不能飞离太阳使行星绕太阳公转不能飞离太阳2MmFGr2r行太mMF 是什么原因使月球绕地球是什么原因使月球绕地球公转而没有离开地球?公转而没有离开地球?树上熟透的苹果树上熟透的苹果掉下来落到地面上掉下来落到地面上地面上的物
2、体,被抛出去后地面上的物体,被抛出去后总要落回地面,是什么原因总要落回地面,是什么原因使物体不离开地球呢?使物体不离开地球呢?一、万有引力的一、万有引力的猜想猜想事实:事实:太阳对行星的引力使行星绕太阳公转而不飞离太阳太阳对行星的引力使行星绕太阳公转而不飞离太阳. .猜想:猜想: 地球对月球的引力使月球绕地球公转而不飞离地球?地球对月球的引力使月球绕地球公转而不飞离地球? 地球对地面上苹果的引力使苹果不离开地球?地球对地面上苹果的引力使苹果不离开地球?继续猜想:继续猜想: 太阳对行星的引力太阳对行星的引力 地球对月球的引力地球对月球的引力 地球对地面上苹果的引力地球对地面上苹果的引力也许是同一
3、种也许是同一种力,力,遵从相同规律遵从相同规律122m mFGr二、万有引力的二、万有引力的检验检验-月月-地检验地检验目的:验证目的:验证 地球对地面上苹果的引力地球对地面上苹果的引力 地球对月球的引力地球对月球的引力遵循遵循122m mFGr思路:思路:1 1、假定猜想成立,理论推导、假定猜想成立,理论推导 2 2、实际测量、实际测量 若二者结果一致若二者结果一致则假设成立则假设成立若二者结果不一致若二者结果不一致则假设就不成立则假设就不成立月月-地检验地检验地球对苹果的引力地球对苹果的引力: : 2M mFGR地果地理论推导理论推导1 1、先假定猜想成立:、先假定猜想成立:苹果下落的加速
4、度苹果下落的加速度: : 2地地果RMGmFa2/8 . 9smg 地球对月球地球对月球的引力的引力: : 22M mM mFGGr(60R )地月地月地月地苹果下落的加速度苹果下落的加速度: : 22/8 . 9smgRMGmFa地地果月球绕地球公转的加速度:月球绕地球公转的加速度:22260160m地地地地月月RMGRMGFag601223/107 . 2sm在牛顿的时代,已能比较精确测定:在牛顿的时代,已能比较精确测定:月球与地球的距离月球与地球的距离 3.83.810108 8m m月球公转周期月球公转周期 T=27.3T=27.3天天地球的自由落体加速度地球的自由落体加速度 g=9.
5、8m/sg=9.8m/s2 2求月球公转的向心加速度:求月球公转的向心加速度:22822232443.14ar3.8 10 m / sT(27.3243600)2.7 10m / s实际测量计算与假设的理论推导结果一致实际测量计算与假设的理论推导结果一致rTa224即:月球公转轨道半径即:月球公转轨道半径 r=3.8108m实际测量实际测量2、验证结论:验证结论:地球对地面上物体的引力地球对地面上物体的引力地球对月球的引力地球对月球的引力太阳对行星的引力太阳对行星的引力122m mFGr是同一种性质力,是同一种性质力,都遵循都遵循问题问题1 1:地面上的两个物体间是否存在引力?:地面上的两个物
6、体间是否存在引力?问题问题2 2:若地面上的两个物体间存在引力,为何两个物体:若地面上的两个物体间存在引力,为何两个物体 没有在引力作用下紧靠在一起?没有在引力作用下紧靠在一起?宇宙中的一切宇宙中的一切物体间物体间都有引力都有引力: :122mmFr大胆设想:大胆设想:事实上,自然界中任何两个有质量的物体间事实上,自然界中任何两个有质量的物体间都存在引力都存在引力. .16871687年牛顿发现万有引力定律年牛顿发现万有引力定律三、万有引力定律的三、万有引力定律的得出得出万有引力定律万有引力定律1.1.内容:内容:自然界中任何两个物体自然界中任何两个物体都相互吸引,引力的方向都相互吸引,引力的
7、方向在它们的连线上,引力在它们的连线上,引力的的大小大小F F与物体与物体的的质量质量m m1 1和和m m2 2的的乘积乘积成正比成正比,与它们,与它们的的距离距离r r的的二次方二次方成反比成反比. .122m mFGr2.2.公式:公式: m m1 1,m,m2 2 -两物体的质量两物体的质量 r -r -两物体间的距离两物体间的距离 G -G -比例系数,叫引力常量,适用于任何物体,比例系数,叫引力常量,适用于任何物体,G G的国际单位的国际单位 Nm2/kg2122m mFrm1m2FFr3.3.公式公式 的适用条件:的适用条件:(理想情况)(理想情况)两两个个质点间引力大小的计算质
8、点间引力大小的计算(实际情况)(实际情况)若两个物体间的距离远大于物体本身大小时,若两个物体间的距离远大于物体本身大小时,两个物体可看成质点两个物体可看成质点如:太阳与行星间如:太阳与行星间 地球与月球间地球与月球间122m mFGrm1m2FFrr r 为两质点间的距离为两质点间的距离r r为两天体中心的距离为两天体中心的距离122m mFGr 质量分布均匀的两个球体,可视为质量集中于球质量分布均匀的两个球体,可视为质量集中于球心心r为物体到地心的距离为物体到地心的距离r为两球心间的距离为两球心间的距离一个质量分布均匀的球体和球外一个质点,一个质量分布均匀的球体和球外一个质点,r r为球心到
9、质点的为球心到质点的 距离距离例例1.1.由公式由公式当两物体之间的距离当两物体之间的距离 时时, ,两个物体可视为质两个物体可视为质点,公式适用,则两点,公式适用,则两物体之间物体之间的引力的引力可知,可知,122m mFGrr0F问题:问题:当两物体间的距离当两物体间的距离 时时, ,则两则两物体之间物体之间的引力的引力 , ,这种观点对么?这种观点对么? 0rF【解析解析】 :当当两物体两物体间距离间距离 时,物体不能看成质点,时,物体不能看成质点,公式公式 已不再适用已不再适用122m mFGr0r4.4.万有引力的理解万有引力的理解 普遍性普遍性:任何两个物体之间都存在引力(大到天体
10、小到微观粒子任何两个物体之间都存在引力(大到天体小到微观粒子),万),万有引力是自然界中物体有引力是自然界中物体间的基本间的基本相互作用之一相互作用之一 相互相互性性:万有引力也是力的一种,力的作用是相互的,具有相互性,万有引力也是力的一种,力的作用是相互的,具有相互性,符合牛顿第三定律符合牛顿第三定律宏观性宏观性:通常情况下万有引力非常小,只有在质量巨大的天体间或天通常情况下万有引力非常小,只有在质量巨大的天体间或天体与物体间它的存在才有宏观的物理意义。在微观世界中,粒子的质体与物体间它的存在才有宏观的物理意义。在微观世界中,粒子的质量都非常小,粒子间的万有引力很不显著,万有引力可以量都非常
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