7.2万有引力定律（共21张ppt）

(共21张PPT)
万有引力定律
人教高中物理 必修2
第二节
学习目标
1、了解万有引力定律得出的思路和过程。
2、理解万有引力定律的含义并会推导万有引力定律的公式
3、了解卡文迪许实验装置及其原理.
4、知道引力常量的意义及其数值.
复习回顾
开普勒第一定律——轨道定律
所有行星都分别在大小不同的椭圆轨道上围绕太阳运动，太阳是在这些椭圆的一个焦点上;
对每个行星来说，行星和太阳的连线在相等的时间内扫过的面积相等;
开普勒第三定律——周期定律
所有行星的椭圆轨道的半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比相等。
开普勒第二定律——面积定律
牛顿：
以任何方式改变速度都需要力。这就是说，使行星沿圆或者椭圆运动，需要指向圆心的或者椭圆焦点的力，这个力是什么力，这个力的大小和方向是怎么样的呢？
阅读Ｐ49－Ｐ53
问题思考？
行星绕太阳做的匀速圆周运动，是否一样也需要向心力？这种力有什么特点？
什么力提供了行星做圆周运动的向心力？
一、行星与太阳间的引力
1、近视处理
行星绕太阳的运动可以看做是匀速圆周运动。行星受到一个指向圆心(太阳)的引力，这个引力提供行星做匀速圆周运动的向心力。
2、引力的推导过程
设行星的质量为m，太阳的质量为M，速度为v，行星与太阳间的距离为r。
简化处理：按匀速圆周
引力提供向心力：
圆周运动规律：
开普勒第三定律：
太阳对行星的引力：
由牛顿第三定律得，行星对太阳的引力：
综合整理后：
写成等式：
特别提醒：
①式子中G与太阳和行星都没关系
②太阳与行星之间引力的方向沿着二者的连线。
二、月-地检验
3.结论：地面物体所受地球的引力、月球所受地球的引力，与太阳、行星间的引力，遵从相同的规律
1.内容:自然界中任何两个物体都相互吸引，引力的方向在它们的连线上，引力的大小与物体的质量m1和m2的乘积成正比、与它们之间距离r 的二次方成反比。
2.表达式：
3.适用条件：
（1）两质点间（两物体间距远大于物体的线度）
（2）两均质球体间（r 为两球球心间的距离）
三、万有引力定律
4.对万有引力定律的理解：
(1)普遍性：它存在于宇宙中任何客观存在的两个物体之间。
(2)相互性：任何两物体间的相互引力，都是一对作用力和反作用力，
符合牛顿第三定律。
(3)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
间或天体与天体附近的物体间，它的作用才有实际的物理
意义。
（4）独立性：万有引力的大小只与它们的质量和距离有关，与其他
的因素均无关。不管它们之间是否还有其他作用力。
5.发现万有引力定律的重要意义:
揭示了地面上物体运动的规律和天体上物体的运动遵从同一规律，让人们认识到天体上物体的运动规律也是可以认识的,解放了人们的思想,给人们探索自然的奥秘建立了极大信心, 对后来的物理学、天文学的发展具有深远的影响。
1、G是比例系数，叫做引力常量，适用于任何两个物体。
2、单位：
3、大小：
4、引力常量G的测定：卡文迪什扭秤实验
四、测引力常量G
（1）实验器材:T形架、石英丝、镜尺、M球和m球
（2）测量原理:扭秤达到平衡时,引力矩等于石英丝的阻力矩. 石英丝转角可由镜尺测出,由石英丝转角可知扭力矩等于引力矩,从而可测得万有引力,进而可测引力恒量G.
（3）巧妙之处：两次放大及等效的思想。扭秤装置把微小力转变成力矩来反映（一次放大），扭转角度（微小形变）通过光标的移动来反映（二次放大），从而确定物体间的万有引力。
课堂小结
万有引力定律
科学家的思考
行星与太阳间的引力
月—地检验
理论分析
事实检验
万有引力定律
课后习题
BD
2.若想检验“使月球绕地球运动的力”与“使苹果落地的力”遵循同样的规律，在已知月地距离约为地球半径60倍的情况下，需要验证
1
2
3
4
√
3.如图所示，两球间的距离为r0.两球的质量分布均匀，质量分别为m1、m2，半径分别为r1、r2，引力常量为G，则两球间的万有引力大小为（　　）
D
4.如图所示，三颗质量均为m的地球卫星等间隔分布在半径为r的圆轨道上，设地球质量为M，半径为R，引力常量为G，下列说法正确的是
BC
5. 如图所示，在一个半径为R、质量为M的均匀球体中，紧贴球的边缘挖去一个半径为R/2的球形空穴后，对位于球心和空穴中心连线上、与球心相距d的质点m的引力是多大？
解析：
完整的均质球体对球外质点m的引力
半径为R/2的小球质量M′为
半径为R/2的小球质量M′为对球外质点m的引力
挖去球穴后的剩余部分对球外质点m的引力
补偿法
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