物理人教版（2019）必修第二册7.2.1万有引力定律（共22张ppt）

(共22张PPT)
7.2 万有引力定律（第1课时）
课前思考
天体的运动如此有美妙且有规律，其背后的基本原理是什么呢？
为什么苹果从树上脱落时会落向地面，而没有飞向空中？
在地面附近，物体受到重力的作用，那么月球呢？太阳呢？
如果月球受到地球的吸引，为什么月球没有落到地球表面呢‘？
目录
0. 先贤们的思索
1. 行星与太阳的引力
2. 月地检验
3. 万有引力定律
4. 引力常量（第2课时）
5. 小结与练习（第2课时）
0. 先贤们的思索
先贤们的思索1
1. 古希腊时期的哲思
“一切都向宇宙中心落下”
2. 培根的想法
“重物之所以趋向地心，是由于物体的结构本性和被地球这个块体所吸引，犹如被相近的物体集团吸引。”
先贤们的思索2
3.开普勒的发现
行星环绕太阳做近似于圆周运动的椭圆运动
必定是因为其受到了类似于磁力的作用
4.伽利略的阐释
物体具有合并的趋势
正是在这种趋势下，物体才会绕着太阳做圆周运动
先贤们的思索3
5.笛卡尔的观点
行星周围存在着叫以太的物质，这种物质使得行星不断旋转，并绕着太阳做匀速圆周运动
6.布里奥、胡克、惠更斯的猜想
这几位科学家先后猜想，引力与距离的平方成反比
他们为何会做出这样的猜想呢？
先贤们的思索4
6.牛顿的追问
行星的运动为圆周运动，并非惯性运动
做圆周运动一定需要指向圆心的力，即向心力
圆心即太阳
这个力应该就是太阳对行星的引力
1. 行星与太阳的引力
太阳对行星的引力
如图所示，行星绕太阳运动，按匀速圆周运动计算向心力为
线速度与周期的关系为
将带入，则向心力与周期关系为
因为各个行星的周期不一样，设法消去
由开普勒第三定律，代入，有
因为，因此
进一步思考
太阳对行星的引力：
由牛顿第三定律，可知，行星对太阳也有引力。
由对称关系可知，行星对太阳的引力应为
其中，M为太阳的质量
太阳与行星间引力关系式
结合上述讨论
结合牛顿第三定律，应有
若写作等式，则应有一比例系数
其中G为某个常数，它对各个行星来说都是相同的
由此可见，太阳与行星间的引力跟太阳与行星的质量成绩成正比，跟它们之间的距离的二次方成反比，引力的方向沿太阳与行星的连线。
2. 月地检验
月-地检验
来自于开普勒定律，那么它是否适用于地月系统呢？
进一步思考，苹果在地球表面下落也是受地球的引力作用的结果，该引力是否也符合呢？
再进一步推理，加速度是由力产生的，苹果、月球相对于地球的加速度是否符合呢？
即月球绕地球的运转的向心加速度与苹果自由下落的加速度应该符合关系
月-地检验
当时已经测得
代入上面式子，有
再通过运动学公式来求月球绕地球运行的向心加速度，上述式子中各个物理量均可由观测得到
你发现了什么？
这证明了不仅适用于太阳与行星，也适用于地球与其卫星以及其他物体
3. 万有引力定律
万有引力定律的内容
牛顿把万有引力定律推广到宇宙万物之间
他认为，任何两个物体之间都存在着万有引力
引力的方向在它们的连线上,引力的大小与物体的质量 m1 和 m2 的乘积成正比、与它们之间距离 r 的二次方成反比，即
其中，G为引力常量。
注意：万有引力定律适用于质点之间，对于均匀球体，其距离为球心之间的距离。
万有引力定律的伟大意义
万有引力定律统一了“天上的力”与“地上的力”，是人类对自然的认识的巨大的进步。
万有引力定律具有非常广泛的应用，且具有普适性。凡是由引力参与的复杂的现象，都可以归结为这一简洁的定律，这体现了物理学的简洁之美与和谐之美。
与牛顿同一时代的胡克、惠更斯等人，虽然都作出了平方反比的描述，然而只有牛顿的表述，明确运用了力和质量的概念。
5. 小结与练习
判断题
1.万有引力定律为开普勒定律的变形，没有新鲜东西
2.万有引力定律只适用于天体之间，不适用于地面附近的物体
3.根据万有引力定律可知，当两个物体距离很小的时候，其引力达到无限大。
4.比例系数G与太阳质量和行星质量都有关。
思考题，为下一课时做准备
1.既然世间万物之间都有万有引力，为何我们感受不到彼此之间的引力？
2.G的数值为多少？它是由谁通过什么方法测量出来的？
3.万有引力定律适用于任何情况吗？
4.除了万有引力之外，物理学认为世间还存在着那些力？
作业：收集测量引力常量G的实验相关资料，下节课交流。