人教版（2019）必修第二册 7.2 万有引力定律 课件(共29张PPT)
文档属性
| 名称 | 人教版（2019）必修第二册 7.2 万有引力定律 课件(共29张PPT) |  | |
| 格式 | ppt | ||
| 文件大小 | 3.9MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2023-01-19 22:00:02 | ||
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文档简介
(共29张PPT)
开普勒三定律
知识回顾
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;
开普勒第二定律——面积定律
对每个行星来说，太阳和行星的连线在相等的时间扫过相等的面积;
开普勒第三定律——周期定律
所有行星的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
b
行星
a
k值只与中心天体有关，与环绕天体无关
随堂练习
1.飞船沿半径为R的圆周轨道绕地球运动，其周期为T。如果飞船要返回地面，可在轨道上的某一点A处，将速率降低到适当数值，从而使飞船沿着以地心为焦点的椭圆轨道运动，椭圆轨道和地球表面在B点相切，如图所示，如果地球半径为R0，求飞船由A点到B点所需要的时间？
思考与讨论
2、地球的实际运动为椭圆,那么,在近日点A，行星所受太阳的引力比它转动所需要的向心力大还是小？远日点B呢？
A
B
太阳与行星间的相互作用力
使行星不能离开太阳，此力提供行星运动的向心力。
知识回顾:
思考：
此公式是否还可以有更大的作用呢
苹果落地是否遵循同样的规律？
在最高的山顶依然存在地球引力的作用
可见地球引力可以延伸到很远的地方
地球引力依然延伸到月球吗？
一、月-地检验
一个物体在地球表面重力加速度
若把这个物体移到月球轨道的高度，所受重力与其质量的比值即那个地方的重力加速度应该很小，假设与月球的向心加速度之值相等。
当时条件：
1、能够比较精确地测定月地距离384000km。
（可靠的天文观测数据)
2、月球绕地球运行的周期
思考：如何求出月球运动的向心加速度？
27日7时43分11秒=2332800+25200+2580+11=2360591秒
牛顿又根据月球的周期和轨道半径，计算出了月球围绕地球做圆周运动的向心加速度为：
若利用太阳与行星间的平方反比式计算：
可见真的遵从相同的规律
思想更解放推广到宇宙间一切物体之间
二、万有引力定律
内容：自然界中任何两个物体都相互吸引，引力大小与物体的质量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。
r为两质点（球心）间的距离。
G为引力常量
剑桥大学三一学院门口的苹果树，从牛顿家的苹果树嫁接而来。
剑桥大学三一学院校门口
剑桥大学三一学院的牛顿桥
引力常量如何测定？
直到1789年，在牛顿发现万有引力定律一百多年以后，英国物理学家卡文迪许才巧妙地利用扭秤装置，第一次在实验室里比较准确地测出了引力常量．
卡文迪许
卡文迪许实验室
1）图中固定两个小球的T形架，使m、m’之间微小的万有引力产生较大的力矩，使石英丝产生一定角度的扭转.
2）平面镜偏转θ角，反射光线偏转2θ角，光点在刻度尺上移动的弧长s=2θR，增大小平面镜到刻度尺的距离R，光点在刻度尺上移动的弧长s就会相应增大，使石英丝的扭转形变加以“放大”。
1687年牛顿发表了《自然哲学的数学原理》
万有引力定律成为科学史上最伟大的定律之一
(1)万有引力定律的发现, 是17世纪自然科学最伟大的成果之一. 把地面上物体运动的规律和天体的运动规律统一了起来。
(2)万有引力定律的发现, 对以后物理学的发展和天文学的发展具有深远的影响, 它第一次揭示了自然界中一种基本相互作用的规律。
(3)万有引力定律的发现, 解放了人们的思想，对科学文化的发展起到了积极的推动作用。
意义：
典型例题：
例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，假设合理的数据，通过计算说明以上两个问题。
粗略计算:
两个质量为50kg，相距0.5m的物体之间的引力？
一粒芝麻重的几千分之一!!!
为什么我们感觉不到周围物体的引力呢？
粗略计算:
两个质量为50kg，相距0.5m的物体之间的引力？
那么太阳与地球之间的万有引力又是多大呢？
已知：太阳的质量为M=2.0×1030kg，地球质量为
m=6.0×1024kg，日地之间的距离为R=1.5×1011m
F=GMm/R2
=6.67×10-11×2.0×1030×6.0×1024/(1.5×1011)2
=3.5×1022(N)
能拉断直径为9000km的钢柱!!!
太阳对质量为50kg的人，引力很小，不到0.3N
我们感受不到太阳的引力
例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。大麦哲伦云的质量为太阳质量的1010倍，即
小麦哲伦云的质量为太阳质量的109倍，两 者相距 光年，求它们之间的引力。
解：
1、内容： 自然界中任何两个物体都相互吸引，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r的二次方成反比。
2、公式：
r：质点(球心)间的距离
引力常量：G=6.67×10－11 N·m2/kg2
3、条件: 质点或均质球体
4、理解:普遍性、相互性、宏观性、特殊性
m2
m1
F
F
r
答案：②①④③⑤
思考:纵观万有引力定律的发现历程，你觉得科学发现的一般过程是什么？
你能概括一下吗？
例题:
科学研究过程的基本要素包含以下几点：
①提出假设；
②对现象的一般观察；
③通过试验对推论进行检验；
④运用逻辑（包括数学）得出推论；
⑤对假说进行修正和推广。
这些基本要素按科学研究过程的顺序是:
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1.对于万有引力定律的表达式 F=G
下面说法中正确的是
AC
2．如图6—1所示，两球质量分布均匀，分别为m1、m2，则两球间万有引力的大小为：（ ）
A.Gm1m2 /r2
B．Gm1m2 /r２
C．Gm1m2 /（r1+r2）2
D．Gm1m2 /（r+r1+r2）2
r1
r2
r
图6—1
D
重力万有引力和向心力之间的关系
F万
G
F向
F万
G
F万
G
F向
r
两极: F万=mg 赤道: F万=mg+F向
重力和向心力是万有引力的两个分力
（2）静止在地面上的物体，若考虑地球自转的影响
（1）静止在地面上的物体，若不考虑地球自转的影响
重力加速度两极大,赤道小
已知地球质量为5.96×1024kg,半径为6400km,请计算并比较1kg物体受地球的万有引力大小和随地球自转所需向心力大小。
万有引力为
自转向心力为
9.71N
0.03N
重力 mg=9.71-0.03N=9.68N
万有引力与重力 :
（1）忽略地球自转,则物体在地球表面受重力等于地球对物体的万有引力。
（2）考虑地球自转。物体随地球自转所需向心力
F向=mω2R，由万有引力的一个分力提供，另一分力即重力。
但由于地球自转很慢，F向比起引力来讲很小，因此重力与万有引力无论大小还是方向都相差不多。因此通常运算时，可认为重力等于万有引力，但概念上是不同的。
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，剩余的阴影部分对称地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
如图所示，一个质量为M的匀质实心球，半径为R，如果从球上挖去一个直径为R的球，放在距离为d=3R的地方．下列两种情况下，两球之间的万有引力分别为F1，F2，则以下说法正确的是（ ） （1）从球的正中心挖去（如图甲） （2）从与球相切处挖去（如图乙） A．F1=F2 B．F1＞F2 C．F1：F2=175：164 D．F1：F2=49：4
C
开普勒三定律
知识回顾
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;
开普勒第二定律——面积定律
对每个行星来说，太阳和行星的连线在相等的时间扫过相等的面积;
开普勒第三定律——周期定律
所有行星的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
b
行星
a
k值只与中心天体有关，与环绕天体无关
随堂练习
1.飞船沿半径为R的圆周轨道绕地球运动，其周期为T。如果飞船要返回地面，可在轨道上的某一点A处，将速率降低到适当数值，从而使飞船沿着以地心为焦点的椭圆轨道运动，椭圆轨道和地球表面在B点相切，如图所示，如果地球半径为R0，求飞船由A点到B点所需要的时间？
思考与讨论
2、地球的实际运动为椭圆,那么,在近日点A，行星所受太阳的引力比它转动所需要的向心力大还是小？远日点B呢？
A
B
太阳与行星间的相互作用力
使行星不能离开太阳，此力提供行星运动的向心力。
知识回顾:
思考：
此公式是否还可以有更大的作用呢
苹果落地是否遵循同样的规律？
在最高的山顶依然存在地球引力的作用
可见地球引力可以延伸到很远的地方
地球引力依然延伸到月球吗？
一、月-地检验
一个物体在地球表面重力加速度
若把这个物体移到月球轨道的高度，所受重力与其质量的比值即那个地方的重力加速度应该很小，假设与月球的向心加速度之值相等。
当时条件：
1、能够比较精确地测定月地距离384000km。
（可靠的天文观测数据)
2、月球绕地球运行的周期
思考：如何求出月球运动的向心加速度？
27日7时43分11秒=2332800+25200+2580+11=2360591秒
牛顿又根据月球的周期和轨道半径，计算出了月球围绕地球做圆周运动的向心加速度为：
若利用太阳与行星间的平方反比式计算：
可见真的遵从相同的规律
思想更解放推广到宇宙间一切物体之间
二、万有引力定律
内容：自然界中任何两个物体都相互吸引，引力大小与物体的质量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。
r为两质点（球心）间的距离。
G为引力常量
剑桥大学三一学院门口的苹果树，从牛顿家的苹果树嫁接而来。
剑桥大学三一学院校门口
剑桥大学三一学院的牛顿桥
引力常量如何测定？
直到1789年，在牛顿发现万有引力定律一百多年以后，英国物理学家卡文迪许才巧妙地利用扭秤装置，第一次在实验室里比较准确地测出了引力常量．
卡文迪许
卡文迪许实验室
1）图中固定两个小球的T形架，使m、m’之间微小的万有引力产生较大的力矩，使石英丝产生一定角度的扭转.
2）平面镜偏转θ角，反射光线偏转2θ角，光点在刻度尺上移动的弧长s=2θR，增大小平面镜到刻度尺的距离R，光点在刻度尺上移动的弧长s就会相应增大，使石英丝的扭转形变加以“放大”。
1687年牛顿发表了《自然哲学的数学原理》
万有引力定律成为科学史上最伟大的定律之一
(1)万有引力定律的发现, 是17世纪自然科学最伟大的成果之一. 把地面上物体运动的规律和天体的运动规律统一了起来。
(2)万有引力定律的发现, 对以后物理学的发展和天文学的发展具有深远的影响, 它第一次揭示了自然界中一种基本相互作用的规律。
(3)万有引力定律的发现, 解放了人们的思想，对科学文化的发展起到了积极的推动作用。
意义：
典型例题：
例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，假设合理的数据，通过计算说明以上两个问题。
粗略计算:
两个质量为50kg，相距0.5m的物体之间的引力？
一粒芝麻重的几千分之一!!!
为什么我们感觉不到周围物体的引力呢？
粗略计算:
两个质量为50kg，相距0.5m的物体之间的引力？
那么太阳与地球之间的万有引力又是多大呢？
已知：太阳的质量为M=2.0×1030kg，地球质量为
m=6.0×1024kg，日地之间的距离为R=1.5×1011m
F=GMm/R2
=6.67×10-11×2.0×1030×6.0×1024/(1.5×1011)2
=3.5×1022(N)
能拉断直径为9000km的钢柱!!!
太阳对质量为50kg的人，引力很小，不到0.3N
我们感受不到太阳的引力
例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。大麦哲伦云的质量为太阳质量的1010倍，即
小麦哲伦云的质量为太阳质量的109倍，两 者相距 光年，求它们之间的引力。
解：
1、内容： 自然界中任何两个物体都相互吸引，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r的二次方成反比。
2、公式：
r：质点(球心)间的距离
引力常量：G=6.67×10－11 N·m2/kg2
3、条件: 质点或均质球体
4、理解:普遍性、相互性、宏观性、特殊性
m2
m1
F
F
r
答案：②①④③⑤
思考:纵观万有引力定律的发现历程，你觉得科学发现的一般过程是什么？
你能概括一下吗？
例题:
科学研究过程的基本要素包含以下几点：
①提出假设；
②对现象的一般观察；
③通过试验对推论进行检验；
④运用逻辑（包括数学）得出推论；
⑤对假说进行修正和推广。
这些基本要素按科学研究过程的顺序是:
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1.对于万有引力定律的表达式 F=G
下面说法中正确的是
AC
2．如图6—1所示，两球质量分布均匀，分别为m1、m2，则两球间万有引力的大小为：（ ）
A.Gm1m2 /r2
B．Gm1m2 /r２
C．Gm1m2 /（r1+r2）2
D．Gm1m2 /（r+r1+r2）2
r1
r2
r
图6—1
D
重力万有引力和向心力之间的关系
F万
G
F向
F万
G
F万
G
F向
r
两极: F万=mg 赤道: F万=mg+F向
重力和向心力是万有引力的两个分力
（2）静止在地面上的物体，若考虑地球自转的影响
（1）静止在地面上的物体，若不考虑地球自转的影响
重力加速度两极大,赤道小
已知地球质量为5.96×1024kg,半径为6400km,请计算并比较1kg物体受地球的万有引力大小和随地球自转所需向心力大小。
万有引力为
自转向心力为
9.71N
0.03N
重力 mg=9.71-0.03N=9.68N
万有引力与重力 :
（1）忽略地球自转,则物体在地球表面受重力等于地球对物体的万有引力。
（2）考虑地球自转。物体随地球自转所需向心力
F向=mω2R，由万有引力的一个分力提供，另一分力即重力。
但由于地球自转很慢，F向比起引力来讲很小，因此重力与万有引力无论大小还是方向都相差不多。因此通常运算时，可认为重力等于万有引力，但概念上是不同的。
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，剩余的阴影部分对称地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
如图所示，一个质量为M的匀质实心球，半径为R，如果从球上挖去一个直径为R的球，放在距离为d=3R的地方．下列两种情况下，两球之间的万有引力分别为F1，F2，则以下说法正确的是（ ） （1）从球的正中心挖去（如图甲） （2）从与球相切处挖去（如图乙） A．F1=F2 B．F1＞F2 C．F1：F2=175：164 D．F1：F2=49：4
C