7.2 万有引力定律 课件（共21张PPT）

(共21张PPT)
7.2 万有引力定律
01
02
03
04
目录
行星与太阳的引力
月—地检验
万有引力定律
天体运动原因的探索
05
引力常量
思考：是什么力支配着行星绕着太阳做如此和谐而有规律的运动呢？
“太阳坐在它的皇位上，管理着围绕它的一切星球” ——哥白尼
伽利略
合并趋势
一切物体都有合并的趋势，这种趋势导致物体做圆周运动。
一、天体运动原因的探索
受到了来自太阳的类似于磁力的作用。
类磁力
开普勒
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。
(以太）作用
行星受到了太阳对它的引力，证明了如果行星的轨道是圆形的，其所受的引力大小跟行星到太阳的距离的二次方成反比，但没法证明在椭圆轨道规律也成立。
胡克
哈雷
牛顿在前人研究的基础上，凭借其超凡的数学能力和坚定的信念，创立了数学工具微积分，并创建质量、向心力等概念，进行深入广泛的研究，最终发现了万有引力定律。
牛顿曾说：如果说我看的比别人更远的话，那是因为我站在巨人的肩膀上。
牛顿
问题1：行星做匀速圆周运动需要的向心力的表达式是怎样的？
问题2：v、ω、T 中那个量容易观测到？
问题3：不同行星的公转周期是不同的，引力跟太阳与行星间的距离关系的表达式中不应出现周期T， 如何消去周期T
二、行星与太阳间的引力
任务一： 请设定相关物理量，推导太阳对行星引力的表达式！
F
行星
太阳
M
m
Ｖ
温馨提示： 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多少？
太阳对行星的引力提供向心力
F=F’
F’
’
牛顿第二定律
开普勒第三定律
牛顿第三定律
地球对苹果有吸引力
地球对月球有吸引力
两者是同一
性质力吗
三、月—地检验
月球
地球
月球轨道半径：
r =3.84×108m
月球绕地转动周期：
T =27.3天≈2.36×106s
地表重力加速度：
g = 9.8m/s2
地球半径：
R = 6.4×106m
理论值：
实测值：
≈ 60R
任务二：月—地检验
牛顿
自然界中任何两个物体相互吸引，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。
普遍性
相互性
意义：天上和地上的物体都遵循着完全相同的科学法则复杂运动的后面可能隐藏着简洁的科学规律。
四、万有引力定律
1.普遍性：它存在于宇宙中任何客观存在的两个物体之间。
2.相互性：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.宏观性：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.独立性：万有引力的大小只与它们的质量和距离有关，与其他的因素均无关。不管它们之间是否还有其他作用力。
1686年牛顿发现万有引力定律后，却无法算出两个天体间的引力大小。
100多年以后，英国物理学家卡文迪什利用扭秤装置，第一次比较准确地测出了引力常量。
五、引力常量
任务三：分析卡文迪什实验装置
问题1: 为什么有两个小球？
问题2：大球两个好还是一个好？
问题4：T形架竖直部分为什么要装平面镜？
问题3：T形架的水平杆应该长一些还是短一些？
问题5：标尺应该放得远点还是近点？
镜子
石英丝
光源
标尺
卡文迪什实验示意图
被《物理世界》杂志评为十大最美物理实验之一
扭秤装置的巧妙之处
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。
3.标准值：G＝6.67259×10－11N·m2/kg2，
通常取G＝6.67×10－11N·m2/kg2 。
测定引力常量的意义
1．证明了万有引力的存在；
3．使得万有引力定律有了真正的实用价值，可测定远离地球的一些天体的质量、平均密度等。
卡文迪什实验室
2．“开创了测量弱力的新时代” （英国物理学家玻印廷语）；
任务四：分析为什么我们感觉不到旁边同学的引力
假设质量均为60千克的两位同学，相距1米，他们之间的相互作用的万有引力多大？
2.4×10-7N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。
谢谢！
课后探究：
1、万有引力理论的成就？
2、万有引力定律发现如何改变我们的生活？