物理人教版（2019）必修第二册7.2万有引力定律（共35张ppt）
文档属性
| 名称 | 物理人教版（2019）必修第二册7.2万有引力定律（共35张ppt） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 5.0MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-05-05 21:15:25 | ||
图片预览
文档简介
(共35张PPT)
7.2 万有引力定律
第7章 万有引力与宇宙航行
（一）万有引力定律的发现
是什么原因使行星绕太阳运动？
思考
（一）万有引力定律的发现
为什么行星会保持在椭圆轨道上运动？
开普勒时代
伽利略
一切物体都有合并的趋势，这种趋势导致天体做圆周运动。
开普勒
行星绕太阳运动，一定受到来自太阳的类似于磁力的作用。
笛卡尔
太阳的周围有一个巨大的漩涡，它的回旋带动了地球和其他行星的绕日运动。
（一）万有引力定律的发现
行星与太阳间的引力跟哪些因素有关？
牛顿时代
胡克
哈雷
胡克等人认为：
行星绕太阳运动是因为太阳对它的引力，甚至证明了如果行星运动的轨道是圆形的，它所受引力的大小跟行星到太阳距离的二次方成反比。
（一）万有引力定律的发现
行星与太阳间的引力跟哪些因素有关？
牛顿时代
牛顿
（1642-1727）
指出
在遵循平方反比的向心力的作用下，行星运动的轨道是圆或者椭圆
证明
行星做椭圆运动的向心力与行星到位于焦点的太阳距离的平方成正比
推广
太阳对行星的引力、行星对卫星的引力及地球表面物体的重力是同一种性质的力。断言，这种引力存在于宇宙万物之中，称之为万有引力。
（二）行星与太阳间的引力
推导
将行星绕太阳的运动看作匀速圆周运动。
设行星的质量为m，速度为v，行星与太阳间的距离为r，行星绕太阳做圆周运动的向心力为F。
（2）行星对太阳的引力跟太阳的质量成正比，
与行星、太阳之间的距离的二次方成反比。
（1）太阳对行星的引力跟行星的质量成正比，
与行星、太阳之间的距离的二次方成反比。
结论：
其中
均为常量，与行星、太阳均无关。
（二）行星与太阳间的引力
与太阳、行星的质量成正比，与两者距离的平方成反比；
作用力和反作用力
太阳与行星间引力的大小：
G 为比例系数，与太阳、行星无关。
沿着太阳与行星间的连线方向。
太阳与行星间引力的方向：
（二）行星与太阳间的引力
苹果成熟之后，落到地面上，是不是也是因为地球的吸引呢？
三、月-地检验
检验内容：
地球拉住月球的力，与地球拉住苹果使它下落的力，以及行星与太阳之间的作用力是不是同一种性质的力，是否都遵循相同的规律呢
太阳能够吸引行星围绕着自己转动：
那么月球可以绕地球转动，是不是也是因为地球有类似的引力呢？
地球和月球之间也存在引力？
苹果受到重力
地球对苹果也存在引力？
1. 地球和月球之间的吸引力：
三、月-地检验
2. 地球和苹果之间的吸引力：
地球半径 R = 6.4×106m
当时可以利用的数据有：
地表重力加速度 g = 9.8m/s2
月地距离 r ≈ 60R=3.84×108m
月球周期 T = 27.3天 ≈ 2.36×106 s
苹果做自由落体运动：
g = 9.8m/s2
月球做匀速圆周运动：
3. 数据表明：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，都遵循相同的规律！
如果将思路打开，是否宇宙中任意两个具有质量物体之间都存在这样的引力
三、月-地检验
G 为比例系数，与太阳、行星无关。
万有引力！！！
月—地检验的目的和原理
D
A
B
3. 表达式：
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，与它们之间距离的平方成反比。
2. 方向：在两物体的连线上。
四、万有引力定律
4. 适用条件：
m1
m2
r
任何两个物体（质点）
5.意义：
将地面上物体的运动与天体的运动统一起来
6.成就:
预言哈雷彗星的回归、发现新天体、解释潮汐现象
7. G是比例系数，叫做引力常量，适用于任何两个物体。
7. G是比例系数，叫做引力常量，适用于任何两个物体。
（1）单位：
（2）大小：
（3）引力常量G的测定：卡文迪许扭秤实验
三、万有引力定律
引力常量是自然界中少数几个重要的物理常量之一。测量引力常量G的意义：
证明了万有引力的存在
使得万有引力定律有了真正的实用价值
开创了弱引力测量的时代
十大最美实验
r 的物理意义：
（1）对于可以看做质点的物体，r为两个质点之间的距离；
（2）对于质量分布均匀的球体，r为两个球心之间的距离；
备注：
当r趋近于0时,物体不能视为质点，万有引力公式不再适用，而不是引力F趋于无穷大。
（3）质量分布均匀的球体与球外一质点，r为质点到球心的距离。
m1
m2
r
四、万有引力定律
四、万有引力定律
C
D
C
D
（2）质量分布均匀的空心球对内部的质点：
1. 空心球对质点的万有引力
拓展：空心球和实心球对质点的万有引力
（1）质量分布均匀的空心球对外部的质点：
r
m
R
M
R
M
m
R
M
m
质点在空心球内的中心
质点在空心球内的任意位置
万有引力的合力为零。
拓展：空腔和实心球对质点的万有引力
（1）均匀实心球对外部的质点：
2. 实心球对质点的万有引力
R
r
（2）均匀实心球对内部的质点：
R
r
M
m
M
m
为质点所在处以内的球体部分的质量。
R
r
M
m
质点所在处以内的球体部分对该质点的万有引力。
D
五、练习与应用
教材第54页
1. 既然任何物体间都存在着引力，为什么当两个人接近时他们不会吸在一起？我们通常 分析物体的受力时是否需要考虑物体间的万有引力？请你根据实际情况，应用合理的数据，通过计算说明以上两个问题。
解：
假设两个人的质量都是60kg，相距1m，则他们之间的万有引力大约为：
因为这个力太小了，平时根本无法感觉得到，
所以在分析一般的物体受力时通常不需要考虑万有引力。
五、练习与应用
教材第54页
2. 大麦哲伦云和小麦哲伦云是银河系外离地球最近的星系（很遗憾，在北半球看不见）。
大麦哲伦云的质量为太阳质量的10 倍，即2.0×10 kg，小麦哲伦云的质量为太阳质量的10 倍，两者相距5×10 光年，求它们之间的引力。
解：
40
10
9
4
根据万有引力定律有：
由此可见天体之间的万有引力是很大的。
五、练习与应用
教材第54页
3. 太阳质量大约是月球质量的2.7×10 倍，太阳到地球的距离大约是月球到地球距离的
3.9×10 倍，试比较太阳和月球对地球的引力。
解：
根据万有引力定律有：
2
7
太阳
地球
月球
五、练习与应用
教材第54页
4. 木星有4颗卫星是伽利略发现的，称为伽利略卫星，其中三颗卫星的周期之比为1∶2∶4。小华同学打算根据万有引力的知识计算木卫二绕木星运动的周期，她收集到了如下一些数据。
木卫二的数据：质量4.8×10 kg、绕木星做匀速圆周运动的轨道半径6.7×10 m。木星的数据：质量1.9×10 kg、半径 7.1×10 m、自转周期9.8 h。但她不知道应该怎样做，请你帮助她完成木卫二运动周期的计算。
解：
根据万有引力定律有：
22
8
27
7
随堂演练·达标自测
D
CD
B
AD
C
小结：万有引力定律不仅为我们揭示了天体运行的奥妙；更为我们揭示了物体间更为本质的联系；还为我们跨入太空，探索宇宙发挥着重要作用。
1.万有引力定律的建立过程
2.太阳与行星间的引力的推导
3.月地检验
4.万有引力定律
5.引力常量的测量
主要内容
7.2 万有引力定律
第7章 万有引力与宇宙航行
（一）万有引力定律的发现
是什么原因使行星绕太阳运动？
思考
（一）万有引力定律的发现
为什么行星会保持在椭圆轨道上运动？
开普勒时代
伽利略
一切物体都有合并的趋势，这种趋势导致天体做圆周运动。
开普勒
行星绕太阳运动，一定受到来自太阳的类似于磁力的作用。
笛卡尔
太阳的周围有一个巨大的漩涡，它的回旋带动了地球和其他行星的绕日运动。
（一）万有引力定律的发现
行星与太阳间的引力跟哪些因素有关？
牛顿时代
胡克
哈雷
胡克等人认为：
行星绕太阳运动是因为太阳对它的引力，甚至证明了如果行星运动的轨道是圆形的，它所受引力的大小跟行星到太阳距离的二次方成反比。
（一）万有引力定律的发现
行星与太阳间的引力跟哪些因素有关？
牛顿时代
牛顿
（1642-1727）
指出
在遵循平方反比的向心力的作用下，行星运动的轨道是圆或者椭圆
证明
行星做椭圆运动的向心力与行星到位于焦点的太阳距离的平方成正比
推广
太阳对行星的引力、行星对卫星的引力及地球表面物体的重力是同一种性质的力。断言，这种引力存在于宇宙万物之中，称之为万有引力。
（二）行星与太阳间的引力
推导
将行星绕太阳的运动看作匀速圆周运动。
设行星的质量为m，速度为v，行星与太阳间的距离为r，行星绕太阳做圆周运动的向心力为F。
（2）行星对太阳的引力跟太阳的质量成正比，
与行星、太阳之间的距离的二次方成反比。
（1）太阳对行星的引力跟行星的质量成正比，
与行星、太阳之间的距离的二次方成反比。
结论：
其中
均为常量，与行星、太阳均无关。
（二）行星与太阳间的引力
与太阳、行星的质量成正比，与两者距离的平方成反比；
作用力和反作用力
太阳与行星间引力的大小：
G 为比例系数，与太阳、行星无关。
沿着太阳与行星间的连线方向。
太阳与行星间引力的方向：
（二）行星与太阳间的引力
苹果成熟之后，落到地面上，是不是也是因为地球的吸引呢？
三、月-地检验
检验内容：
地球拉住月球的力，与地球拉住苹果使它下落的力，以及行星与太阳之间的作用力是不是同一种性质的力，是否都遵循相同的规律呢
太阳能够吸引行星围绕着自己转动：
那么月球可以绕地球转动，是不是也是因为地球有类似的引力呢？
地球和月球之间也存在引力？
苹果受到重力
地球对苹果也存在引力？
1. 地球和月球之间的吸引力：
三、月-地检验
2. 地球和苹果之间的吸引力：
地球半径 R = 6.4×106m
当时可以利用的数据有：
地表重力加速度 g = 9.8m/s2
月地距离 r ≈ 60R=3.84×108m
月球周期 T = 27.3天 ≈ 2.36×106 s
苹果做自由落体运动：
g = 9.8m/s2
月球做匀速圆周运动：
3. 数据表明：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，都遵循相同的规律！
如果将思路打开，是否宇宙中任意两个具有质量物体之间都存在这样的引力
三、月-地检验
G 为比例系数，与太阳、行星无关。
万有引力！！！
月—地检验的目的和原理
D
A
B
3. 表达式：
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，与它们之间距离的平方成反比。
2. 方向：在两物体的连线上。
四、万有引力定律
4. 适用条件：
m1
m2
r
任何两个物体（质点）
5.意义：
将地面上物体的运动与天体的运动统一起来
6.成就:
预言哈雷彗星的回归、发现新天体、解释潮汐现象
7. G是比例系数，叫做引力常量，适用于任何两个物体。
7. G是比例系数，叫做引力常量，适用于任何两个物体。
（1）单位：
（2）大小：
（3）引力常量G的测定：卡文迪许扭秤实验
三、万有引力定律
引力常量是自然界中少数几个重要的物理常量之一。测量引力常量G的意义：
证明了万有引力的存在
使得万有引力定律有了真正的实用价值
开创了弱引力测量的时代
十大最美实验
r 的物理意义：
（1）对于可以看做质点的物体，r为两个质点之间的距离；
（2）对于质量分布均匀的球体，r为两个球心之间的距离；
备注：
当r趋近于0时,物体不能视为质点，万有引力公式不再适用，而不是引力F趋于无穷大。
（3）质量分布均匀的球体与球外一质点，r为质点到球心的距离。
m1
m2
r
四、万有引力定律
四、万有引力定律
C
D
C
D
（2）质量分布均匀的空心球对内部的质点：
1. 空心球对质点的万有引力
拓展：空心球和实心球对质点的万有引力
（1）质量分布均匀的空心球对外部的质点：
r
m
R
M
R
M
m
R
M
m
质点在空心球内的中心
质点在空心球内的任意位置
万有引力的合力为零。
拓展：空腔和实心球对质点的万有引力
（1）均匀实心球对外部的质点：
2. 实心球对质点的万有引力
R
r
（2）均匀实心球对内部的质点：
R
r
M
m
M
m
为质点所在处以内的球体部分的质量。
R
r
M
m
质点所在处以内的球体部分对该质点的万有引力。
D
五、练习与应用
教材第54页
1. 既然任何物体间都存在着引力，为什么当两个人接近时他们不会吸在一起？我们通常 分析物体的受力时是否需要考虑物体间的万有引力？请你根据实际情况，应用合理的数据，通过计算说明以上两个问题。
解：
假设两个人的质量都是60kg，相距1m，则他们之间的万有引力大约为：
因为这个力太小了，平时根本无法感觉得到，
所以在分析一般的物体受力时通常不需要考虑万有引力。
五、练习与应用
教材第54页
2. 大麦哲伦云和小麦哲伦云是银河系外离地球最近的星系（很遗憾，在北半球看不见）。
大麦哲伦云的质量为太阳质量的10 倍，即2.0×10 kg，小麦哲伦云的质量为太阳质量的10 倍，两者相距5×10 光年，求它们之间的引力。
解：
40
10
9
4
根据万有引力定律有：
由此可见天体之间的万有引力是很大的。
五、练习与应用
教材第54页
3. 太阳质量大约是月球质量的2.7×10 倍，太阳到地球的距离大约是月球到地球距离的
3.9×10 倍，试比较太阳和月球对地球的引力。
解：
根据万有引力定律有：
2
7
太阳
地球
月球
五、练习与应用
教材第54页
4. 木星有4颗卫星是伽利略发现的，称为伽利略卫星，其中三颗卫星的周期之比为1∶2∶4。小华同学打算根据万有引力的知识计算木卫二绕木星运动的周期，她收集到了如下一些数据。
木卫二的数据：质量4.8×10 kg、绕木星做匀速圆周运动的轨道半径6.7×10 m。木星的数据：质量1.9×10 kg、半径 7.1×10 m、自转周期9.8 h。但她不知道应该怎样做，请你帮助她完成木卫二运动周期的计算。
解：
根据万有引力定律有：
22
8
27
7
随堂演练·达标自测
D
CD
B
AD
C
小结：万有引力定律不仅为我们揭示了天体运行的奥妙；更为我们揭示了物体间更为本质的联系；还为我们跨入太空，探索宇宙发挥着重要作用。
1.万有引力定律的建立过程
2.太阳与行星间的引力的推导
3.月地检验
4.万有引力定律
5.引力常量的测量
主要内容