高一下期物理人教版（2019）必修第二册 7.2 万有引力定律(共25张PPT)
文档属性
| 名称 | 高一下期物理人教版（2019）必修第二册 7.2 万有引力定律(共25张PPT) |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 822.1KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-12-31 11:51:44 | ||
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文档简介
(共25张PPT)
第七章 万有引力与宇宙航行
7.2万有引力定律
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，太阳和行星的连线在相等的时间内扫过相等的面积;
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值都相等。
太阳
行星
b
a
开普勒第二定律——面积定律
知识回顾
0
太阳对行星的引力使行星绕太阳做圆周运动。月亮绕地旋转所需要的向心力与太阳行星间的引力是不是都是相同的力呢？
地球对地表物体的重力与太阳行星间的引力是不是都是相同的力呢？……这个问题引起了牛顿的沉思。若你是牛顿，你会怎样解决这个猜想？
问题启发 引入主题
0
行星为什么会这样运动？历史上科学家们的探索之路充满艰辛。
伽利略
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。
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的距离的平方成反比。
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。
开普勒
笛卡尔
胡克
一切物体都有合并的趋势。
行星与太阳间的引力
1
使行星沿圆或椭圆运动，需要指向圆心或椭圆焦点的力，这个力应该就是太阳对它的引力
牛顿 (1643—1727)
英国著名的物理学家
我们跟从牛顿发现万有引力定律的过程来研究行星与太阳间的引力。
行星与太阳间的引力
1
建立模型
太阳
行星
a
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的规律，那应该怎么办？能把它简化成什么运动呢？
太阳
行星
r
简化
匀速圆周运动
行星与太阳间的引力
1
探究
太阳
行星
r
思考？
行星绕太阳做匀速圆周运动所需的向心力如何表示？太阳对行星的引力与向心力的关系如何？
设行星的质量为 m，速度为 v，行星与太阳间的距离为 r，则行星绕太阳做匀速圆周运动的向心力为
行星与太阳间的引力
1
探究
太阳
行星
r
思考？
太阳对行星的引力表达式中，线速度的大小如何处理？
行星与太阳间的引力
1
探究
太阳
行星
r
思考？
太阳对行星的引力表达式中轨道半径、公转周期如何处理？
行星与太阳间的引力
1
探究
思考？
由太阳对行星的引力表达式表达式你能得出什么结论？
即：
太阳
行星
r
行星与太阳间的引力
1
探究
思考？
行星对太阳的引力与太阳对行星的引力是什么关系？行星对太阳的引力有何特点？行星与太阳间的引力如何？
F
行星
太阳
m太
m
即为行星与太阳间的引力
行星与太阳间的引力
1
行星与太阳的引力与行星的质量成正比，与太阳的质量成正比，与太阳与行星间距离的二次方成反比
F
行星
太阳
m太
m
行星与太阳间的引力
1
行星绕太阳运动
月亮绕地球运动
苹果落地……
牛顿大胆的猜想:
这些力是同一种性质的力，并且都遵从与距离平方成反比的关系。
月地检验
2
如何检验月球与地球之间的
吸引力也满足此关系？
月地检验
2
假设：维持月球绕地球运动的力、及地面物体所受的引力和太阳与行星间的引力都遵循平方反比规律.
（1）将苹果放在地球表面上所受引力为：
（2）将苹果放在月球轨道上所受引力为：
（3）两者比值：
已知：月球轨道半径是地球半径的60倍，为 384400km，月球的公转周期为27.3天
分析：结合引力表达式进行计算
可知
（4）
月地检验
2
（1）将苹果放在地球表面上所受引力为：
（2）将苹果放在月球轨道上所受引力为：
（3）两者比值：
分析：结合引力表达式进行计算
（4）
结论：月球绕地球运动的力以及地面物体所受地球的引力和太阳与行星之间的力遵循同一规律。
月地检验
2
自然界中任何两个物体都是互相吸引的，引力的大小跟这两个物体的质量成正比，跟它们的距离的二次方成反比.
G为引力常量
如何得到G的数值？
万有引力定律
3
扭秤实验（放大法）
万有引力定律
3
G为引力常量: G = 6.67×10-11 N·m2/kg2
万有引力定律
3
A、公式中 G 为引力常量，它是由实验测得的，而不是人为规定的
B、当 r 趋近于零时，万有引力趋近于无穷大
C、m1 与 m2 受到的引力总是大小相等的，与 m1、m2 是否相等无关
D、m1 与 m2 受到的引力总是大小相等、方向相反的，是一对平衡力
例题1 对于万有引力定律的表达式 下面说法中正确的是( )
AC
万有引力定律
3
例1：估算两个质量 50 kg 的同学相距 0.5 m 时之间的万有引力约有多大？
=6.67×10-7 N
是一粒芝麻重的几千分之一，这么小的力人根本无法察觉到。
万有引力定律
3
例2：太阳的质量为M = 2.0×1030 kg，地球质量为m = 6.0×1024 kg，日、地之间的距离为ｒ= 1.5×1011 m，那么太阳与地球之间的万有引力有多大？
=3.5×1022N
3.5×1022 N 非常大，能够拉断直径为 9000 m 的钢柱．
引力在天体与天体间,天体与物体间才比较显著,在通常物体间的引力可忽略不计.
万有引力定律
3
例3 如图所示，r 虽然大于两球的半径，但两球的半径不能忽略，而球的质量分布均匀，大小分别为m1与m2，则两球间万有引力的大小为 ( )
r1
r
r2
D
万有引力定律
3
例4 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
万有引力定律
3
O1
O
F引
G
F向
地球在不停地自转，地球上的一切物体都随着地球自转而绕地轴做匀速圆周运动，这就需要向心力
F向＝mω2r
方向垂直指向地轴(不一定指向地心)
（1）万有引力的两个作用效果：
提供随地球自转所需的向心力Fn=mω2r
使物体压紧地面的力，即重力mg（和支持力相互平衡）
所以，重力是万有引力的分力（一般都不指向地心）
FN
（2）万有引力、重力和向心力大小关系：
1kg物体: 重力约为9.8N；最大向心力Fn=m·an=1kg×0.034m/s2=0.034N
不作严格要求时，F引≈mg＞＞Fn,向心力可忽略不计。
1.万有引力和重力、向心力关系
万有引力与重力、向心力的关系
4
第七章 万有引力与宇宙航行
7.2万有引力定律
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，太阳和行星的连线在相等的时间内扫过相等的面积;
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值都相等。
太阳
行星
b
a
开普勒第二定律——面积定律
知识回顾
0
太阳对行星的引力使行星绕太阳做圆周运动。月亮绕地旋转所需要的向心力与太阳行星间的引力是不是都是相同的力呢？
地球对地表物体的重力与太阳行星间的引力是不是都是相同的力呢？……这个问题引起了牛顿的沉思。若你是牛顿，你会怎样解决这个猜想？
问题启发 引入主题
0
行星为什么会这样运动？历史上科学家们的探索之路充满艰辛。
伽利略
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。
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的距离的平方成反比。
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。
开普勒
笛卡尔
胡克
一切物体都有合并的趋势。
行星与太阳间的引力
1
使行星沿圆或椭圆运动，需要指向圆心或椭圆焦点的力，这个力应该就是太阳对它的引力
牛顿 (1643—1727)
英国著名的物理学家
我们跟从牛顿发现万有引力定律的过程来研究行星与太阳间的引力。
行星与太阳间的引力
1
建立模型
太阳
行星
a
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的规律，那应该怎么办？能把它简化成什么运动呢？
太阳
行星
r
简化
匀速圆周运动
行星与太阳间的引力
1
探究
太阳
行星
r
思考？
行星绕太阳做匀速圆周运动所需的向心力如何表示？太阳对行星的引力与向心力的关系如何？
设行星的质量为 m，速度为 v，行星与太阳间的距离为 r，则行星绕太阳做匀速圆周运动的向心力为
行星与太阳间的引力
1
探究
太阳
行星
r
思考？
太阳对行星的引力表达式中，线速度的大小如何处理？
行星与太阳间的引力
1
探究
太阳
行星
r
思考？
太阳对行星的引力表达式中轨道半径、公转周期如何处理？
行星与太阳间的引力
1
探究
思考？
由太阳对行星的引力表达式表达式你能得出什么结论？
即：
太阳
行星
r
行星与太阳间的引力
1
探究
思考？
行星对太阳的引力与太阳对行星的引力是什么关系？行星对太阳的引力有何特点？行星与太阳间的引力如何？
F
行星
太阳
m太
m
即为行星与太阳间的引力
行星与太阳间的引力
1
行星与太阳的引力与行星的质量成正比，与太阳的质量成正比，与太阳与行星间距离的二次方成反比
F
行星
太阳
m太
m
行星与太阳间的引力
1
行星绕太阳运动
月亮绕地球运动
苹果落地……
牛顿大胆的猜想:
这些力是同一种性质的力，并且都遵从与距离平方成反比的关系。
月地检验
2
如何检验月球与地球之间的
吸引力也满足此关系？
月地检验
2
假设：维持月球绕地球运动的力、及地面物体所受的引力和太阳与行星间的引力都遵循平方反比规律.
（1）将苹果放在地球表面上所受引力为：
（2）将苹果放在月球轨道上所受引力为：
（3）两者比值：
已知：月球轨道半径是地球半径的60倍，为 384400km，月球的公转周期为27.3天
分析：结合引力表达式进行计算
可知
（4）
月地检验
2
（1）将苹果放在地球表面上所受引力为：
（2）将苹果放在月球轨道上所受引力为：
（3）两者比值：
分析：结合引力表达式进行计算
（4）
结论：月球绕地球运动的力以及地面物体所受地球的引力和太阳与行星之间的力遵循同一规律。
月地检验
2
自然界中任何两个物体都是互相吸引的，引力的大小跟这两个物体的质量成正比，跟它们的距离的二次方成反比.
G为引力常量
如何得到G的数值？
万有引力定律
3
扭秤实验（放大法）
万有引力定律
3
G为引力常量: G = 6.67×10-11 N·m2/kg2
万有引力定律
3
A、公式中 G 为引力常量，它是由实验测得的，而不是人为规定的
B、当 r 趋近于零时，万有引力趋近于无穷大
C、m1 与 m2 受到的引力总是大小相等的，与 m1、m2 是否相等无关
D、m1 与 m2 受到的引力总是大小相等、方向相反的，是一对平衡力
例题1 对于万有引力定律的表达式 下面说法中正确的是( )
AC
万有引力定律
3
例1：估算两个质量 50 kg 的同学相距 0.5 m 时之间的万有引力约有多大？
=6.67×10-7 N
是一粒芝麻重的几千分之一，这么小的力人根本无法察觉到。
万有引力定律
3
例2：太阳的质量为M = 2.0×1030 kg，地球质量为m = 6.0×1024 kg，日、地之间的距离为ｒ= 1.5×1011 m，那么太阳与地球之间的万有引力有多大？
=3.5×1022N
3.5×1022 N 非常大，能够拉断直径为 9000 m 的钢柱．
引力在天体与天体间,天体与物体间才比较显著,在通常物体间的引力可忽略不计.
万有引力定律
3
例3 如图所示，r 虽然大于两球的半径，但两球的半径不能忽略，而球的质量分布均匀，大小分别为m1与m2，则两球间万有引力的大小为 ( )
r1
r
r2
D
万有引力定律
3
例4 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
万有引力定律
3
O1
O
F引
G
F向
地球在不停地自转，地球上的一切物体都随着地球自转而绕地轴做匀速圆周运动，这就需要向心力
F向＝mω2r
方向垂直指向地轴(不一定指向地心)
（1）万有引力的两个作用效果：
提供随地球自转所需的向心力Fn=mω2r
使物体压紧地面的力，即重力mg（和支持力相互平衡）
所以，重力是万有引力的分力（一般都不指向地心）
FN
（2）万有引力、重力和向心力大小关系：
1kg物体: 重力约为9.8N；最大向心力Fn=m·an=1kg×0.034m/s2=0.034N
不作严格要求时，F引≈mg＞＞Fn,向心力可忽略不计。
1.万有引力和重力、向心力关系
万有引力与重力、向心力的关系
4