人教版(2019)新教材高中物理必修2 7.2 万有引力定律课件(共57张PPT)

(共57张PPT)
万有引力定律
伽利略
意大利 1564-1642
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。
开普勒
德国 1571-1630
一切物体都有合并的趋势。
一、历史回顾
关于行星运动的几种力学解释
资料
资料
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。
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。
笛卡儿
法国 1596-1650
胡克
英国 1635-1703
关于行星运动的几种力学解释
资料
资料
问题一：行星在椭圆轨道上运动是否需要外力？
问题二：行星的实际运动轨迹为椭圆，但我们还不知道求出椭圆运动加速度的运动学公式，怎么办？
（一）运动的原因
二、行星与太阳间的引力
资料
行 星 轨道半长轴 a(106km) 轨道半短轴
b(106km)
水星 57.9 56.7
金星 108.2 108.1
地球 149.6 149.5
火星 227.9 226.9
木星 778.3 777.4
土星 1427.0 1424.8
天王星 2882.3 2879.1
海王星 4523.9 4523.8
行星直径
d(106km)
0.0048
0.012
0.013
0.0068
0.143
0.12
0.0051
0.0049
太阳对行星的引力提供向心力，
这个力的大小有什么样的定量关系？
F
太阳
ｍ太
行星
ｍ
ｒ
v
2．建模: 简化模型，按“圆”处理。
1．猜想一：F 与 r 的定量关系。
二、行星与太阳间的引力
（二）引力大小
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二、行星与太阳间的引力
3．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）
2．建模:简化模型，按“圆”处理。
1．猜想二：F 与中心天体ｍ太的定量关系。
二、行星与太阳间的引力
（二）引力大小
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。
（二）引力大小
二、行星与太阳间的引力
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。
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。
F
行星
太阳
F′
（二）引力方向
二、行星与太阳间的引力
躲避疫情的牛顿做了什么？（1665年，英国）
树上熟透的苹果总要掉下来落到地面上
资料
“天上”的引力与“人间”的吸引力是否可能是同一性质的力？
如何证明地面物体、月球所受的地球引力同样遵循平方反比规律呢？
月球绕地球做匀速圆周运动的向心加速度
苹果的自由落体加速度
g
r=60R
R=6400km
T=27.3天
资料
应有,
理论推导
地表物体的自由落体加速度 g = 9.8 m/s2
月球与地球的距离 3.8×108 m
月球公转周期 T = 27.3天
求月球公转的向心加速度
即月球公转轨道半径
r
O
实际对比
如何证明地面物体、月球所受的地球引力同样遵循平方反比规律呢？
月--地检验
同种性质力！！
地球对月球的吸引力
地球对苹果的吸引力
g
r=60R
R=6400km
T=27.3天
资料
行星绕太阳公转的向心力是太阳对行星的引力
一切物体间都存在引力
月球绕地球公转的向心力是地球对月球的引力
物体的自由落体加速度来自地球对物体的引力
合理的外推
地球
太阳
其他行星
月球
地面物体
地面物体
天上
天地
天上
三、万有引力定律
自然界中的任何两物体都相互吸引，
引力的方向在他们的连线上，
引力的大小与物体的质量m1和m2的乘积成正比、与它们之间的距离r的二次方成反比，
即
（一）内容：
（二）公式：
（三）理解：
1.任何两物体间存在万有引力。
3.r 的含义：指质点间的距离。
2. 两个质点之间的相互作用。
三、万有引力定律
m2=30kg
m1=10kg
r
（一）引力常量的测量
1.1687年牛顿发现万有引力定律后，曾经设想过几种测定引力常量的方法，却始终没有成功。
2.其间又有科学家进行引力常量的测量均以失败告终。
3.直到1798年，英国物理学家卡文迪什巧妙地利用了扭秤实验，第一次在实验室里对两个物体间的引力大小作了精确的测量与计算，比较准确地测出了引力常量的大小。
三、引力常量
（二）卡文迪什的扭秤实验
卡文迪什
资料
卡文迪什
（二）卡文迪什的扭秤实验
资料
卡文迪什
（二）卡文迪什的扭秤实验
资料
卡文迪什
（二）卡文迪什的扭秤实验
资料
卡文迪什
（二）卡文迪什的扭秤实验
资料
卡文迪什
（二）卡文迪什的扭秤实验
资料
卡文迪什
（二）卡文迪什的扭秤实验
资料
卡文迪什
（二）卡文迪什的扭秤实验
资料
卡文迪什
（二）卡文迪什的扭秤实验
卡文迪什
（二）卡文迪什的扭秤实验
卡文迪什
（二）卡文迪什的扭秤实验
资料
卡文迪什
（二）卡文迪什的扭秤实验
资料
卡文迪什
（二）卡文迪什的扭称实验
卡文迪什
（二）卡文迪什的扭称实验
卡文迪什
（二）卡文迪什的扭秤实验
资料
（二）卡文迪什的扭秤实验
卡文迪什
资料
卡文迪什
（二）卡文迪什的扭秤实验
资料
卡文迪什
（二）卡文迪什的扭秤实验
资料
卡文迪什
（二）卡文迪什的扭秤实验
资料
卡文迪什
资料
卡文迪什
资料
资料
卡文迪什
资料
引力常量：（卡文迪什）
四、 引力常量
引力常量的测量——扭秤实验
对于一个十分微小的物理量该采用什么方法测量？
科学方法：放大法
卡文迪什
卡文迪什实验室
资料
资料
课堂小结
同性质猜想
月—地检验
更大胆的猜想
万有引力定律的提出
引力常量的测量
科学真是迷人！根据零星的事实，增添一点猜想，竟能取得这么大的成就！
——马克·吐温
练习：两个大小相等的实心均质小铁球，紧靠在一起时它们之间的万有引力为F；若两个半径2倍于小铁球的实心均匀大铁球紧靠在一起，则它们之间的万有引力为（ ）
A. 2F B. 4 F C. 8F D. 16 F
D
为什么我们感觉不到旁边同学的引力呢？
练习：估算两个质量60kg的同学，相距1m，他们的万
有引力约有多大？
一粒芝麻重的几千分之一
解：
由万有引力定律
得
这个力太小，在许多物理问题研究中可忽略 。
练习：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1010倍，即 2.0×1040 kg，小麦哲伦云的质量为太阳质量的 109 倍，两者相距 5×104 光年，
求它们间的引力。
解：
由万有引力定律
得：
(1光年= 9.5×1015m)