7.2 万有引力定律 课件 高一下学期物理人教版（2019）必修第二册（21张PPT）
文档属性
| 名称 | 7.2 万有引力定律 课件 高一下学期物理人教版（2019）必修第二册（21张PPT） |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 3.7MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2023-01-09 16:00:31 | ||
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文档简介
第2节 万有引力定律
第七章 万有引力与宇宙航行
【回顾】开普勒定律
1.开普勒第一定律(轨道定律)：所有的行星围绕太阳运动的轨道都是＿＿，太阳处在＿＿＿＿＿＿＿上；
2.开普勒第二定律(面积定律)：对任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等的时间内扫过的面积＿＿；
3.开普勒第三定律
(周期定律)：所有行星轨
道的半长轴的＿＿＿跟它
的公转周期的＿＿＿的比
都＿＿，即＿＿＿。
椭圆
椭圆的一个焦点
相等
三次方
二次方
相等
????????????????=????
?
【问题】
各行星都围绕着太阳运行，说明太阳与行星之间
的引力是使行星如此运动的
主要原因。引力的大小和方
向能确定吗？
开普勒定律发现之后，
人们开始更深入地思考：是
什么原因使行星绕太阳运动？历史上科学家们纷纷走上充艰辛满的探索之路，并做出巨大的贡献。
一、科学们的思考
伽利略
一切物体都有合并的趋势，这种趋势导致物体做圆周运动。
开普勒
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。
一、科学们的思考
笛卡尔
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。
胡克
行星的运动是太阳吸引的缘故，并且力的大小与到太阳距离的平方成反比。
一、科学们的思考
牛顿在前人对惯性研究的基础上，开始思考“物体怎样才会不沿直线运动”，
他的回答是：以任何方式
改变速度，都需要力。
行星做匀速圆周运动
需要指向圆心的力，
这个力应该就是太阳对它的引力。
牛顿
二、行星与太阳的引力
1.简化模型：
(1)行星绕太阳做的椭圆运动可简化为以太阳为圆心的＿＿＿＿运动；
(2)太阳对行星的＿＿提供行星做圆周运动的向心力。
太阳
行星
a
太阳
行星
r
简化
匀速圆周
引力
二、行星与太阳的引力
2.理论推导：设太阳的质量为M，
行星的质量为m，速度为v，行星与
太阳间的距离为r，周期为T，则
????=????????????????
?
????=????????????????
?
消去v
????=????????????????????????????
?
????????????????=????
?
消去T
????=????????????????????????????
?
????∝????????????
?
????′∝????????????
?
????∝????????????????
?
????=????????????????????
?
G与太阳、
行星无关
三、月—地检验
1.牛顿的思考：
地球绕太阳运动的力，月亮绕地球运动的力，是不是同一种性质的力呢？
1666年夏末的一个夜晚，
一个历史上最著名的苹果正
好落在23岁的牛顿头上。
于是，一个伟大的定律诞生了……
三、月—地检验
2.理论推导：
R
r
假设
地球与月球间的力
地球与苹果间的力
是同一种力，
满足????=????????????????????
?
????月=????????????月????????
?
????月=????月????月=????????????????
?
????苹=????????????苹????????
?
????苹=????苹????苹=????????????????
?
????月????苹=????????????????
?
三、月—地检验
3.事实检验：当时已知的一些量
地表重力加速度g = 9.8 m/s2
地球半径R = 6400×103 m
月亮周期T = 27.3天 ≈ 2.36×106 s
月亮轨道半径r ＝3.84×108m ≈ 60R
R
r
a苹＝g = 9.8 m/s2
????月????苹=????????????????
?
????月=????????????????????????=????.????????×?????????????????/????????
?
????月????苹=????.????????×?????????????????.????=????????????????=????????????????
?
F月、F苹、F行遵从相同的规律！属于同一种力。
四、万有引力定律
1.内容：自然界中任何两物体之间都相互吸引，引力的方向在它们的＿＿上，引力的大小与物体的质量m1和m2的乘积成＿＿，与它们之间距离r的二次方成＿＿；
2.表达式：＿＿＿＿＿＿；
3.适用条件：
(1)两＿＿间的相互作用；
(2)两＿＿＿＿间的相互作用(r为球心间的距离)。
连线
正比
反比
????=????????????????????????????
?
(G叫引力常量，G=6.67×10-11N·m2/kg2)
质点
均匀球体
四、万有引力定律
4.理解：
(1) ＿＿＿：它存在于宇宙中任何客观存在的有质量的物体之间；
(2) ＿＿＿ ：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) ＿＿＿ ：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) ＿＿＿ ：万有引力的大小只与它们的质量有关，与它们间的距离有关，与其他的因素均无关，也不管它们之间是否还有其他作用力。
普遍性
相互性
宏观性
独立性
四、万有引力定律
5. 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。
五、引力常量
牛顿于1686年发现万有引力定律，经过一百多年，到1798年，英国物理学家卡文迪许巧妙地利用了扭秤装置第一次比较准确地测出了引力常量。
五、引力常量
五、引力常量
1. 实验设计：
(1)扭秤装置把微小力通过杠杆旋转明显反映出来 (一次放大)；
(2)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。
2. 实验数据： G=6.67×10-11 N·m2/kg2
3. 实验意义：
(1)证明了万有引力的存在，
使万有引力定律进入了真正实
用的时代；
(2)开创了微小量测量的先河，使科学放大思想得到推广。
【练习】
1.对于质量为 m1和质量为 m2的两个物体间的万有引力的表达式????=???????????????????????????? ，下列说法正确的是( )
A.公式中的 G是引力常量，它是由实验得出的，而不是人为规定的
B.当两个物体间的距离r趋于零时，万有引力趋于无穷大
C.若m1＞m2，则m1受到的引力大于m2受到的引力
D.两个物体间的引力总是大小相等、方向相反，是一对平衡力
?
A
【练习】
2.火星的质量约为地球质量的1/10，半径约为地球半径的1/2，则同一物体在火星表面与在地球表面受到的引力的比值约为( )
A. 0.2 B. 0.4 C. 2.0 D.2.5
3. 2021年4月29日11时22分，我国空间站“天和”核心舱发射成功。在地球引力作用下，绕地球做匀速圆周运动，已知地球的质量为M，地球的半径为R，“天和”的质量为m，离地面的高度为h，引力常量为G，则地球对“天和”的万有引力大小为( )
A. ????????????(????+????)???? B. ???????????????????? C. ???????????????????? D. ????????????????+????
?
B
A
【练习】
4.(多选)质量为m的人造卫星在地面上未发射时的重力为G0，它在离地面的距离等于地球半径R的圆形轨道上运行时的( )
A.周期为???????????????????????????? B.速度为????????????????????
C.动能为???????????????????? D.重力为????????????????
?
AC
【练习】
5. (多选)“嫦娥五号”探测器绕月球做匀速圆周运动时，轨道半径为r，速度大小为v。已知月球半径为R，引力常量为G，忽略月球自转的影响。下列选项正确的是( )
A.月球平均密度为????????????????????????????????
B.月球平均密度为????????????????????????????????????
C.月球表面重力加速度为????????????
D.月球表面重力加速度为????????????????????
?
BD
第七章 万有引力与宇宙航行
【回顾】开普勒定律
1.开普勒第一定律(轨道定律)：所有的行星围绕太阳运动的轨道都是＿＿，太阳处在＿＿＿＿＿＿＿上；
2.开普勒第二定律(面积定律)：对任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等的时间内扫过的面积＿＿；
3.开普勒第三定律
(周期定律)：所有行星轨
道的半长轴的＿＿＿跟它
的公转周期的＿＿＿的比
都＿＿，即＿＿＿。
椭圆
椭圆的一个焦点
相等
三次方
二次方
相等
????????????????=????
?
【问题】
各行星都围绕着太阳运行，说明太阳与行星之间
的引力是使行星如此运动的
主要原因。引力的大小和方
向能确定吗？
开普勒定律发现之后，
人们开始更深入地思考：是
什么原因使行星绕太阳运动？历史上科学家们纷纷走上充艰辛满的探索之路，并做出巨大的贡献。
一、科学们的思考
伽利略
一切物体都有合并的趋势，这种趋势导致物体做圆周运动。
开普勒
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。
一、科学们的思考
笛卡尔
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。
胡克
行星的运动是太阳吸引的缘故，并且力的大小与到太阳距离的平方成反比。
一、科学们的思考
牛顿在前人对惯性研究的基础上，开始思考“物体怎样才会不沿直线运动”，
他的回答是：以任何方式
改变速度，都需要力。
行星做匀速圆周运动
需要指向圆心的力，
这个力应该就是太阳对它的引力。
牛顿
二、行星与太阳的引力
1.简化模型：
(1)行星绕太阳做的椭圆运动可简化为以太阳为圆心的＿＿＿＿运动；
(2)太阳对行星的＿＿提供行星做圆周运动的向心力。
太阳
行星
a
太阳
行星
r
简化
匀速圆周
引力
二、行星与太阳的引力
2.理论推导：设太阳的质量为M，
行星的质量为m，速度为v，行星与
太阳间的距离为r，周期为T，则
????=????????????????
?
????=????????????????
?
消去v
????=????????????????????????????
?
????????????????=????
?
消去T
????=????????????????????????????
?
????∝????????????
?
????′∝????????????
?
????∝????????????????
?
????=????????????????????
?
G与太阳、
行星无关
三、月—地检验
1.牛顿的思考：
地球绕太阳运动的力，月亮绕地球运动的力，是不是同一种性质的力呢？
1666年夏末的一个夜晚，
一个历史上最著名的苹果正
好落在23岁的牛顿头上。
于是，一个伟大的定律诞生了……
三、月—地检验
2.理论推导：
R
r
假设
地球与月球间的力
地球与苹果间的力
是同一种力，
满足????=????????????????????
?
????月=????????????月????????
?
????月=????月????月=????????????????
?
????苹=????????????苹????????
?
????苹=????苹????苹=????????????????
?
????月????苹=????????????????
?
三、月—地检验
3.事实检验：当时已知的一些量
地表重力加速度g = 9.8 m/s2
地球半径R = 6400×103 m
月亮周期T = 27.3天 ≈ 2.36×106 s
月亮轨道半径r ＝3.84×108m ≈ 60R
R
r
a苹＝g = 9.8 m/s2
????月????苹=????????????????
?
????月=????????????????????????=????.????????×?????????????????/????????
?
????月????苹=????.????????×?????????????????.????=????????????????=????????????????
?
F月、F苹、F行遵从相同的规律！属于同一种力。
四、万有引力定律
1.内容：自然界中任何两物体之间都相互吸引，引力的方向在它们的＿＿上，引力的大小与物体的质量m1和m2的乘积成＿＿，与它们之间距离r的二次方成＿＿；
2.表达式：＿＿＿＿＿＿；
3.适用条件：
(1)两＿＿间的相互作用；
(2)两＿＿＿＿间的相互作用(r为球心间的距离)。
连线
正比
反比
????=????????????????????????????
?
(G叫引力常量，G=6.67×10-11N·m2/kg2)
质点
均匀球体
四、万有引力定律
4.理解：
(1) ＿＿＿：它存在于宇宙中任何客观存在的有质量的物体之间；
(2) ＿＿＿ ：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) ＿＿＿ ：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) ＿＿＿ ：万有引力的大小只与它们的质量有关，与它们间的距离有关，与其他的因素均无关，也不管它们之间是否还有其他作用力。
普遍性
相互性
宏观性
独立性
四、万有引力定律
5. 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。
五、引力常量
牛顿于1686年发现万有引力定律，经过一百多年，到1798年，英国物理学家卡文迪许巧妙地利用了扭秤装置第一次比较准确地测出了引力常量。
五、引力常量
五、引力常量
1. 实验设计：
(1)扭秤装置把微小力通过杠杆旋转明显反映出来 (一次放大)；
(2)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。
2. 实验数据： G=6.67×10-11 N·m2/kg2
3. 实验意义：
(1)证明了万有引力的存在，
使万有引力定律进入了真正实
用的时代；
(2)开创了微小量测量的先河，使科学放大思想得到推广。
【练习】
1.对于质量为 m1和质量为 m2的两个物体间的万有引力的表达式????=???????????????????????????? ，下列说法正确的是( )
A.公式中的 G是引力常量，它是由实验得出的，而不是人为规定的
B.当两个物体间的距离r趋于零时，万有引力趋于无穷大
C.若m1＞m2，则m1受到的引力大于m2受到的引力
D.两个物体间的引力总是大小相等、方向相反，是一对平衡力
?
A
【练习】
2.火星的质量约为地球质量的1/10，半径约为地球半径的1/2，则同一物体在火星表面与在地球表面受到的引力的比值约为( )
A. 0.2 B. 0.4 C. 2.0 D.2.5
3. 2021年4月29日11时22分，我国空间站“天和”核心舱发射成功。在地球引力作用下，绕地球做匀速圆周运动，已知地球的质量为M，地球的半径为R，“天和”的质量为m，离地面的高度为h，引力常量为G，则地球对“天和”的万有引力大小为( )
A. ????????????(????+????)???? B. ???????????????????? C. ???????????????????? D. ????????????????+????
?
B
A
【练习】
4.(多选)质量为m的人造卫星在地面上未发射时的重力为G0，它在离地面的距离等于地球半径R的圆形轨道上运行时的( )
A.周期为???????????????????????????? B.速度为????????????????????
C.动能为???????????????????? D.重力为????????????????
?
AC
【练习】
5. (多选)“嫦娥五号”探测器绕月球做匀速圆周运动时，轨道半径为r，速度大小为v。已知月球半径为R，引力常量为G，忽略月球自转的影响。下列选项正确的是( )
A.月球平均密度为????????????????????????????????
B.月球平均密度为????????????????????????????????????
C.月球表面重力加速度为????????????
D.月球表面重力加速度为????????????????????
?
BD