7.2万有引力定律（共37张ppt）
文档属性
| 名称 | 7.2万有引力定律（共37张ppt） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 1.2MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-05-23 20:53:09 | ||
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文档简介
(共37张PPT)
高
中
物
理
第六章 万有引力与宇宙航行
7.2 万有引力定律
人民教育出版社高中物理必修第二册
敏而好学，不耻下问
教学目标
1
理解太阳与行星间引力的存在，掌握万有引力定律的内容及其表达式。
2
根据开普勒行星运动定律和牛顿第三定律推导出太阳与行星间的引力公式，通过月-地检验等将太阳与行星间的引力推广为万有引力定律，掌握万有引力表达式的使用条件及应用。
3
知道任何物体间都存在着万有引力，且遵信相同的规律。
4
通过牛顿再前人的基础上发现万有引力的思想过程，体会科学研究的长期性、连续性及艰巨性。
重点难点
圆周运动和匀速圆周运动的特点，线速度的定义，
匀速圆周运动的速度方向。
教学重点
万有引力定律的推导过程；万有引力定律的内容及表达式。
。
教学难点
对万有引力定律的理解及将万有引力推广到其他星球之间。
此处添加详细文本描述点击添加文本点击添加文本
导入-行星运动的几种力学解释
PART 01
1
伽利略
笛卡尔
开普勒
胡可
导入-行星运动的几种力学解释
一切物体都有合并的趋势。
行星的运动是受到了来自太阳的类似于磁力的作用，与距离成反比。
伽利略
开普勒
导入-行星运动的几种力学解释
在行星的周围有旋转的物质(以太)作用在行星上，使得行星绕太阳运动。
行星的运动是太阳吸引的缘故，并且力的大小与行星到太阳距离的平方成反比。的作用，与距离成反比。
笛卡尔
胡克
行星和太阳间的引力
PART 02
2
行星为什么绕太阳运动？
简化模型
定性关系
探究F与r的定律关系
探究F与中心天体m太的定量关系
定量关系
行星为什么绕太阳运动？
行星距离太阳越远，它的运动速度就越慢。这是为什么呢？
当时主流思想
行星之所以会在天上运动，因为它们背后都有一个小精灵在推着它们走，远处的小精灵推得慢。
开普勒
行星为什么绕太阳运动？
什么东西是距离越远，强度越弱的呢？
开普勒就想，是不是太阳发出的光和热，在推动行星运动呢？他否定了这个类比，因为他知道在有日食的时候，太阳的光和热被挡住了一些，可是地球的运动没有任何变化。这说明推动行星的应该是某种具有穿透性的东西。
当时正好有人在研究磁力，磁力是有穿透性的，那是不是磁力呢？如果是磁力，那为什么只有吸引没有排斥的现象呢？
开普勒
定性关系
最后开普勒判断，一定是太阳对行星有一种牵引的力量，而且行星越大，这种牵引的力量就越强.
思考：太阳对行星的引力F跟哪些因素有关系呢？如何寻找这个关系呢？
运动情况
加速度
受力情况
定量关系
与行星到太阳的距离r有关。
思考：行星的实际运动是椭圆运动，但我们还不了解椭圆运动规律，那应该怎么办？可以把它简化成什么运动呢？
太阳
行星
a
太阳
行星
r
思考：是匀速圆周运动还是变速圆周运动？
简化模型
太阳对行星的引力提供了行星做匀速圆周运动的向心力。
设行星的质量为m，速度为v，行星到太阳的距离为r，则行星绕太阳做匀速圆周运动的向心力
思考：天文观测能直接测得行星运动的线速度v吗？能直接观测出什么？
F
太阳
ｍ太
行星
ｍ
ｒ
v
简化模型
演绎与推理
设行星的质量为m，行星到太阳的距离为r，
行星公转的周期T （天文观测中更易测得）
探究F与r的定量关系
探究F 与中心天体ｍ太的定量关系
对于太阳对行星的引力，太阳是施力物体，而根据牛顿第三定律，太阳也要受到行星大小相等，方向相反的引力作用，对于这个引力，太阳又是受力物体。
探究F 与中心天体ｍ太的定量关系
行星对太阳的引力跟太阳的质量成正比，与行星到太阳的距离的二次方成反比。
太阳对行星的引力跟受力星体的质量成正比，与行星到太阳的距离的二次方成反比。
定量关系
F 和F ′是一对作用力和反作用力，那么可以得出F大小跟太阳质量M、行星质量m的关系式有什么关系？
综合
G 为比例系数，与太阳、行星无关。
思考：如何证明在其他星体之间也满足 ？
牛顿“月地检验”
PART 03
3
行星为什么绕太阳运动？
简化模型
定性关系
探究F与r的定律关系
探究F与中心天体m太的定量关系
定量关系
牛顿“月地检验”
对月球：
对苹果：
任务：假设地球对月球的引力与地球表面的苹果受到的重力是同一种力. 遵从行星与太阳的引力公式，且已知月球绕地球转动的半径是地球半径R的60倍，求月球做匀速圆周运动的向心加速度大小（已知重力加速度g=9.8m/s2，未知G和地球质量M）
牛顿“月地检验”
任务：检验刚才计算的a月.
通过月地检验，表明：
太阳对行星的引力、地球对月球的引力、及地球对地面物体的引力，是同一种力，遵循相同的规律！
已知月球的轨道半径38400km，运行周期T=27.3天=2.3587 106s
万有引力定律
PART 04
4
万有引力定律
万有引力性质
万有引力定律适用条件
万有引力定律
1、内容：自然界中任何两个物体都是相互吸引的，引力的方向在它们的连线上，引力的大小跟这两个物体的质量m1和m2的乘积成正比，跟它们的距离 r 的二次方成反比。
2、表达式：
3、引力常量：
卡文迪许扭秤实验(100年后)
万有引力定律适用条件
1）万有引力存在于一切物体之间，但万有引力公式适用于质点间的引力大小的计算.r为质点间的距离，两物体的形状和大小对其间距的影响可忽略不计，r R;
2）两质量分布均匀的球体之间的引力，也可用上述公式计算，且r为两球心间距离；
m1
m2
r
3）一个质量分布均匀的球体与球外一个质点间的万有引力，r为球心到质点间的距离。
万有引力的性质：
1.普遍性
万有引力存在于任何两个有质量的物体之间,它是自然界中物质间基本的相互作用之一
2.宏观性
一般物体之间虽然存在万有引力，但是很小，只有天体与物体之间或天体之间万有引力才比较显著，因此，涉及天体运动时。才考虑万有引力
3.相互性
万有引力的作用是相互的，符合牛顿第三定律
4.独立性
两物体间的万有引力只与它们本身的质量和它们间的距离有关，与周围有无其他物质无关
重力和引力的关系
PART 05
5
重力与引力的关系
1. 地球上的人怎样去测量物体的重力？
N = mg ①
2. 考虑地球自转，对赤道上的物体做受力分析
②
①②联立
结论: 赤道上的物体，引力=重力+向心力
F引
N
mg
F向
③
重力与引力的关系
在南北两极，重力与引力是什么关系呢
F引
N
mg
重力与引力的关系
如图所示的位置，重力与引力什么关系？
F引
N
mg
F向
提示：1.合力（向心力）指向圆心
2. N与G等大反向，N向哪个方向？
重力与引力的关系
思考1：自转越快，赤道上的重力越大还是越小？
F引
N
mg
F向
思考2：自转线速度等于多少时，恰好
支持力为0？（重力也为0）
练习
PART 06
6
练习1
练习3
练习2
练习4
1．下列科学家中，用扭秤实验测出引力常数数值的是 ( )
A．牛顿 B．爱因斯坦
C．卡文迪许 D．伽利略
【答案】C
【解析】牛顿提出了万有引力定律，但没有测出引力常量，英国物理学家卡文迪许利用扭秤实验测出了引力常量的大小，故C正确．
练习1
【答案】C
练习2
练习3
【答案】B
练习3
练习4
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中
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理
第六章 万有引力与宇宙航行
7.2 万有引力定律
人民教育出版社高中物理必修第二册
敏而好学，不耻下问
教学目标
1
理解太阳与行星间引力的存在，掌握万有引力定律的内容及其表达式。
2
根据开普勒行星运动定律和牛顿第三定律推导出太阳与行星间的引力公式，通过月-地检验等将太阳与行星间的引力推广为万有引力定律，掌握万有引力表达式的使用条件及应用。
3
知道任何物体间都存在着万有引力，且遵信相同的规律。
4
通过牛顿再前人的基础上发现万有引力的思想过程，体会科学研究的长期性、连续性及艰巨性。
重点难点
圆周运动和匀速圆周运动的特点，线速度的定义，
匀速圆周运动的速度方向。
教学重点
万有引力定律的推导过程；万有引力定律的内容及表达式。
。
教学难点
对万有引力定律的理解及将万有引力推广到其他星球之间。
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导入-行星运动的几种力学解释
PART 01
1
伽利略
笛卡尔
开普勒
胡可
导入-行星运动的几种力学解释
一切物体都有合并的趋势。
行星的运动是受到了来自太阳的类似于磁力的作用，与距离成反比。
伽利略
开普勒
导入-行星运动的几种力学解释
在行星的周围有旋转的物质(以太)作用在行星上，使得行星绕太阳运动。
行星的运动是太阳吸引的缘故，并且力的大小与行星到太阳距离的平方成反比。的作用，与距离成反比。
笛卡尔
胡克
行星和太阳间的引力
PART 02
2
行星为什么绕太阳运动？
简化模型
定性关系
探究F与r的定律关系
探究F与中心天体m太的定量关系
定量关系
行星为什么绕太阳运动？
行星距离太阳越远，它的运动速度就越慢。这是为什么呢？
当时主流思想
行星之所以会在天上运动，因为它们背后都有一个小精灵在推着它们走，远处的小精灵推得慢。
开普勒
行星为什么绕太阳运动？
什么东西是距离越远，强度越弱的呢？
开普勒就想，是不是太阳发出的光和热，在推动行星运动呢？他否定了这个类比，因为他知道在有日食的时候，太阳的光和热被挡住了一些，可是地球的运动没有任何变化。这说明推动行星的应该是某种具有穿透性的东西。
当时正好有人在研究磁力，磁力是有穿透性的，那是不是磁力呢？如果是磁力，那为什么只有吸引没有排斥的现象呢？
开普勒
定性关系
最后开普勒判断，一定是太阳对行星有一种牵引的力量，而且行星越大，这种牵引的力量就越强.
思考：太阳对行星的引力F跟哪些因素有关系呢？如何寻找这个关系呢？
运动情况
加速度
受力情况
定量关系
与行星到太阳的距离r有关。
思考：行星的实际运动是椭圆运动，但我们还不了解椭圆运动规律，那应该怎么办？可以把它简化成什么运动呢？
太阳
行星
a
太阳
行星
r
思考：是匀速圆周运动还是变速圆周运动？
简化模型
太阳对行星的引力提供了行星做匀速圆周运动的向心力。
设行星的质量为m，速度为v，行星到太阳的距离为r，则行星绕太阳做匀速圆周运动的向心力
思考：天文观测能直接测得行星运动的线速度v吗？能直接观测出什么？
F
太阳
ｍ太
行星
ｍ
ｒ
v
简化模型
演绎与推理
设行星的质量为m，行星到太阳的距离为r，
行星公转的周期T （天文观测中更易测得）
探究F与r的定量关系
探究F 与中心天体ｍ太的定量关系
对于太阳对行星的引力，太阳是施力物体，而根据牛顿第三定律，太阳也要受到行星大小相等，方向相反的引力作用，对于这个引力，太阳又是受力物体。
探究F 与中心天体ｍ太的定量关系
行星对太阳的引力跟太阳的质量成正比，与行星到太阳的距离的二次方成反比。
太阳对行星的引力跟受力星体的质量成正比，与行星到太阳的距离的二次方成反比。
定量关系
F 和F ′是一对作用力和反作用力，那么可以得出F大小跟太阳质量M、行星质量m的关系式有什么关系？
综合
G 为比例系数，与太阳、行星无关。
思考：如何证明在其他星体之间也满足 ？
牛顿“月地检验”
PART 03
3
行星为什么绕太阳运动？
简化模型
定性关系
探究F与r的定律关系
探究F与中心天体m太的定量关系
定量关系
牛顿“月地检验”
对月球：
对苹果：
任务：假设地球对月球的引力与地球表面的苹果受到的重力是同一种力. 遵从行星与太阳的引力公式，且已知月球绕地球转动的半径是地球半径R的60倍，求月球做匀速圆周运动的向心加速度大小（已知重力加速度g=9.8m/s2，未知G和地球质量M）
牛顿“月地检验”
任务：检验刚才计算的a月.
通过月地检验，表明：
太阳对行星的引力、地球对月球的引力、及地球对地面物体的引力，是同一种力，遵循相同的规律！
已知月球的轨道半径38400km，运行周期T=27.3天=2.3587 106s
万有引力定律
PART 04
4
万有引力定律
万有引力性质
万有引力定律适用条件
万有引力定律
1、内容：自然界中任何两个物体都是相互吸引的，引力的方向在它们的连线上，引力的大小跟这两个物体的质量m1和m2的乘积成正比，跟它们的距离 r 的二次方成反比。
2、表达式：
3、引力常量：
卡文迪许扭秤实验(100年后)
万有引力定律适用条件
1）万有引力存在于一切物体之间，但万有引力公式适用于质点间的引力大小的计算.r为质点间的距离，两物体的形状和大小对其间距的影响可忽略不计，r R;
2）两质量分布均匀的球体之间的引力，也可用上述公式计算，且r为两球心间距离；
m1
m2
r
3）一个质量分布均匀的球体与球外一个质点间的万有引力，r为球心到质点间的距离。
万有引力的性质：
1.普遍性
万有引力存在于任何两个有质量的物体之间,它是自然界中物质间基本的相互作用之一
2.宏观性
一般物体之间虽然存在万有引力，但是很小，只有天体与物体之间或天体之间万有引力才比较显著，因此，涉及天体运动时。才考虑万有引力
3.相互性
万有引力的作用是相互的，符合牛顿第三定律
4.独立性
两物体间的万有引力只与它们本身的质量和它们间的距离有关，与周围有无其他物质无关
重力和引力的关系
PART 05
5
重力与引力的关系
1. 地球上的人怎样去测量物体的重力？
N = mg ①
2. 考虑地球自转，对赤道上的物体做受力分析
②
①②联立
结论: 赤道上的物体，引力=重力+向心力
F引
N
mg
F向
③
重力与引力的关系
在南北两极，重力与引力是什么关系呢
F引
N
mg
重力与引力的关系
如图所示的位置，重力与引力什么关系？
F引
N
mg
F向
提示：1.合力（向心力）指向圆心
2. N与G等大反向，N向哪个方向？
重力与引力的关系
思考1：自转越快，赤道上的重力越大还是越小？
F引
N
mg
F向
思考2：自转线速度等于多少时，恰好
支持力为0？（重力也为0）
练习
PART 06
6
练习1
练习3
练习2
练习4
1．下列科学家中，用扭秤实验测出引力常数数值的是 ( )
A．牛顿 B．爱因斯坦
C．卡文迪许 D．伽利略
【答案】C
【解析】牛顿提出了万有引力定律，但没有测出引力常量，英国物理学家卡文迪许利用扭秤实验测出了引力常量的大小，故C正确．
练习1
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