7.2 万有引力定律 教学课件（共25张PPT）2023-2024学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册第七章 万有引力与宇宙航行
文档属性
| 名称 | 7.2 万有引力定律 教学课件（共25张PPT）2023-2024学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册第七章 万有引力与宇宙航行 |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 11.1MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2024-07-24 12:37:07 | ||
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文档简介
(共25张PPT)
第六章 万有引力与航天
6.3 万有引力定律
武陟县第一中学 任伟涛
第六章 万有引力与航天
第六章 万有引力与航天
视频简单地介绍了我国在航天上取得的一些成就，有神舟号系列、天宫系列、天舟号等。除此，还有我们熟知的嫦娥号系列和探测火星的天问一号。这里尤其要提的是神州十三号载人飞船经过为期6个月的在轨飞行后于4月16日安全返航。
探索浩瀚宇宙，永无止境。发展航天事业，建设航天强国，是我们不懈的追求。
航天事业的发展，离不开万有引力定律的支撑，而万有引力定律的前世今生还要从一个苹果说起！
第六章 万有引力与航天
6.3 万有引力定律
思考与回顾
F
行星
r
O
M
m
通过上一节的学习，我们知道了太阳和行星的作用遵从平方反比定律。
牛顿在前人研究的基础上得出，太阳和行星之间的引力使行星绕太阳运动，而不会飞离太阳。这个引力的大小和太阳与行星质量的乘积成正比，和两者距离的二次方成反比，方向在二者的连线上。
牛顿的思考和猜想
地球绕太阳运动，
月球绕地球运动，
它们之间的作用力是同一种性质的力吗？
牛顿在思考月亮绕地球运行的原因时，一个苹果的落地引起了他的遐想。
地球使苹果下落的力，与太阳、地球间的吸引力是否也是同一种性质的力呢？
1、苹果为什么会下落？苹果为什么没有落到你的手里呢？
牛顿的思考和猜想
2、老师要怎么做苹果才可能落到你的手里？
3、如果把苹果拿到高山上或高大建筑物顶端，它还受到地球的吸引力吗？释放后它还会落下吗？
地球对苹果有吸引力 没有给苹果水平初速度
给苹果一定的水平初速度
还会受到地球的吸引力，还要落下来
牛顿的思考和猜想
4、如果我们变成了超人，伸手把这个苹果放到更高、更远处，放到距离地球38万公里的月亮轨道上，苹果还会受到地球对它的引力吗？静止释放，它会做什么样的运动 是悬停在那儿，还是会落下来？
5、在月球轨道处，给苹果一个和月亮一样大小的平抛速度，大家想想看，这个苹果会怎样运动呢？
苹果依然要受到地球的吸引力，还是要落下来
会和月亮一样绕地球转动起来，成为一个苹果月亮
牛顿的思考和猜想
6、如果这个时候拦住月亮，让它的速度变成零，一撒手，月球会做什么样的运动呢？
7、月亮为什么没有掉落下来？
月亮会像超大号的苹果一样，在地球吸引力的作用下，落向地面，成为一个月亮苹果
月亮在地球的吸引力作用下做圆周运动
牛顿的思考和猜想
在思考了苹果落地、月亮绕地球运动的原因后，牛顿做出了大胆的猜想，他认为：
使地球绕太阳、月球绕地球运动的力，和地球对树上苹果的吸引力可能都是同一种性质的力，都遵循相同的规律。
牛顿猜想的检验（月--地检验）
1、能不能直接测量地球和苹果、月球它们之间的作用力呢？
2、如果力的关系难以验证，那么能不能换个角度，考虑一下力产生的作用效果？
3、如果可以的话，我们需要检验什么呢？
牛顿为了验证自己的猜想，进行了著名的“月--地检验”
一、要检验什么
牛顿猜想的检验（月--地检验）
我们知道地面附近的苹果在只受地球引力作用下做自由落体运动，有加速度；
因此，可以从力的关系转化为从加速度的关系来验证！
而月球在地球的引力作用下做匀速圆周运动，也有加速度。
牛顿猜想的检验（月--地检验）
2、天文观测（事实）
地表重力加速度：g = 9.8 m/s2
地球半径：R=6400×103m
月球周期：T =27.3天≈2.36×106 s
月球轨道半径：r≈60R=3.84×108m
1、理论分析：设地球半径为 ，地球和月球间距为
二、怎么检验
牛顿猜想的检验（月--地检验）
1、理论分析：
2、天文观测:
理论分析和天文检测的结果一致
这表明：地面物体所受地球的引力、月球所受地球的引力，与太阳、行星间的引力，真的是同一性质的力，都遵从相同的规律！
二、怎么检验
牛顿的思考和猜想
牛顿猜想是否到这里就结束了呢？
他的思想变得更加解放！
既然太阳和行星之间、地球和月球之间，以及地球与地面物体之间具有的吸引力都“与两个物体的质量乘积成正比、与它们之间距离的二次方成反比”，那么是否任意两个物体之间也都有这样的力呢？
很可能有，只不过由于身边物体的质量比天体的质量小的多，感觉不到罢了。
万有引力定律
牛顿进行了更大胆的推广，得出了万有引力定律
自然界中任何两个物体都相互吸引，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，跟它们之间距离r的二次方成反比。
G是引力常量
1、公式：
科学论证需要证据支持。开普勒根据第谷的观测数据提出了行星运动定律，行星运动定律又为万有引力定律提供了支持，“月--地检验”进一步验证了万有引力定律。
2、方向：沿它们的连线
m1
m2
r
3、适用条件：质点 质量分布均匀的球体
万有引力定律
意义：
明确宣告，天上的和地上的物体都遵从相同的科学法则。
向人们揭示，复杂运动的背后可能隐藏着简洁的科学规律，
正是这种对简洁性的追求启迪着科学家们不断探索物理理论的统一。
万有引力定律是科学史上最伟大的定律之一，它于1687年发表在牛顿的传世之作《自然哲学的数学原理》中。
牛顿将太阳与行星间的引力规律，一步步推广至自然界中任何两个物体之间，需要魄力、胆识和惊人的想象力。物理学中许多重大理论的发现，不是简单的实验结果的总结，它需要直觉、需要想象力、更需要大胆的猜测和严格的证明！
尽管以上的推广十分自然，但仍要接受事实的检验（直接或间接）。本章后面的讨论表明，由此得出的结论与事实相符！
引力常量的测定
r
F
r
F
m
m
m
m
1、实验原理：由公式 得
力矩平衡
2、科学方法：微量放大法
扭称装置把微小力转变成力矩来反映
扭转角度（微小形变）通过光标的移动来反映
牛顿虽然发现了万有引力定律，但很遗憾，却无法算出两个天体之间引力的大小，因为他不知道引力常量的值。
100多年以后，英国物理学家卡文迪许通过精巧实验测量了几个铅球之间的引力，进而推算出了引力常量的值。
引力常量的测定
引力常量的测定
1、引力常量的大小，通常取G=6.67×10-11N·m2/kg2
2、引力常量测定意义：
引力常量是自然界中少数几个最重要的物理常量之一；
引力常量的普适性是万有引力定律正确性的有力证据！
使万有引力定律有了真正的使用价值。
万有引力的大小
思考：我们人与人之间也应该存在万有引力，可是为什么我们感受不到呢？
一个质量为 的同学，他所受的重力多大？试估算操场上相距 ，质量均为 的两个同学之间的万有引力。
解：
是一粒芝麻重的几千分之一，这么小的力，我们根本无法察觉到。
万有引力的大小
那么太阳与地球之间的万有引力又是多大呢？（太阳的质量为 ，地球质量为 ，日、地之间的距离为 )
这个力非常大，能够拉断直径为 的钢柱。
可见，天体之间的万有引力非常巨大。
解：
引力常量的测定
要计算物体间的万有引力，则需知道引力常数G的大小，但令人遗憾的是截止目前，我们并不知道G的精确值是多少。
从1998年至2018年，我国的引力中心在华中科技大学罗俊团队的带领下实现了从无到有，从有到强，逐步走向世界前沿，被国际称为“世界的引力中心”，于2018年得到了当时最为精确的引力常量G值。
谁都见过苹果落地，但为何只有牛顿能从中悟出其中的道理呢
胡克、哈雷对重力的认识已经相当接近于万有引力的表述，但他们不敢大胆猜想，同时缺乏必要的数学知识(微积分)，没能提出万有引力定律。
牛顿通过对苹果下落的思考，发现了万有引力定律，奠定了现代科技的基石。
同学们在未来的学习和工作中，一定会有一个又一个的苹果等着你去收获。同学们，加油！
万有引力定律的启迪
第六章 万有引力与航天
6.3 万有引力定律
武陟县第一中学 任伟涛
第六章 万有引力与航天
第六章 万有引力与航天
视频简单地介绍了我国在航天上取得的一些成就，有神舟号系列、天宫系列、天舟号等。除此，还有我们熟知的嫦娥号系列和探测火星的天问一号。这里尤其要提的是神州十三号载人飞船经过为期6个月的在轨飞行后于4月16日安全返航。
探索浩瀚宇宙，永无止境。发展航天事业，建设航天强国，是我们不懈的追求。
航天事业的发展，离不开万有引力定律的支撑，而万有引力定律的前世今生还要从一个苹果说起！
第六章 万有引力与航天
6.3 万有引力定律
思考与回顾
F
行星
r
O
M
m
通过上一节的学习，我们知道了太阳和行星的作用遵从平方反比定律。
牛顿在前人研究的基础上得出，太阳和行星之间的引力使行星绕太阳运动，而不会飞离太阳。这个引力的大小和太阳与行星质量的乘积成正比，和两者距离的二次方成反比，方向在二者的连线上。
牛顿的思考和猜想
地球绕太阳运动，
月球绕地球运动，
它们之间的作用力是同一种性质的力吗？
牛顿在思考月亮绕地球运行的原因时，一个苹果的落地引起了他的遐想。
地球使苹果下落的力，与太阳、地球间的吸引力是否也是同一种性质的力呢？
1、苹果为什么会下落？苹果为什么没有落到你的手里呢？
牛顿的思考和猜想
2、老师要怎么做苹果才可能落到你的手里？
3、如果把苹果拿到高山上或高大建筑物顶端，它还受到地球的吸引力吗？释放后它还会落下吗？
地球对苹果有吸引力 没有给苹果水平初速度
给苹果一定的水平初速度
还会受到地球的吸引力，还要落下来
牛顿的思考和猜想
4、如果我们变成了超人，伸手把这个苹果放到更高、更远处，放到距离地球38万公里的月亮轨道上，苹果还会受到地球对它的引力吗？静止释放，它会做什么样的运动 是悬停在那儿，还是会落下来？
5、在月球轨道处，给苹果一个和月亮一样大小的平抛速度，大家想想看，这个苹果会怎样运动呢？
苹果依然要受到地球的吸引力，还是要落下来
会和月亮一样绕地球转动起来，成为一个苹果月亮
牛顿的思考和猜想
6、如果这个时候拦住月亮，让它的速度变成零，一撒手，月球会做什么样的运动呢？
7、月亮为什么没有掉落下来？
月亮会像超大号的苹果一样，在地球吸引力的作用下，落向地面，成为一个月亮苹果
月亮在地球的吸引力作用下做圆周运动
牛顿的思考和猜想
在思考了苹果落地、月亮绕地球运动的原因后，牛顿做出了大胆的猜想，他认为：
使地球绕太阳、月球绕地球运动的力，和地球对树上苹果的吸引力可能都是同一种性质的力，都遵循相同的规律。
牛顿猜想的检验（月--地检验）
1、能不能直接测量地球和苹果、月球它们之间的作用力呢？
2、如果力的关系难以验证，那么能不能换个角度，考虑一下力产生的作用效果？
3、如果可以的话，我们需要检验什么呢？
牛顿为了验证自己的猜想，进行了著名的“月--地检验”
一、要检验什么
牛顿猜想的检验（月--地检验）
我们知道地面附近的苹果在只受地球引力作用下做自由落体运动，有加速度；
因此，可以从力的关系转化为从加速度的关系来验证！
而月球在地球的引力作用下做匀速圆周运动，也有加速度。
牛顿猜想的检验（月--地检验）
2、天文观测（事实）
地表重力加速度：g = 9.8 m/s2
地球半径：R=6400×103m
月球周期：T =27.3天≈2.36×106 s
月球轨道半径：r≈60R=3.84×108m
1、理论分析：设地球半径为 ，地球和月球间距为
二、怎么检验
牛顿猜想的检验（月--地检验）
1、理论分析：
2、天文观测:
理论分析和天文检测的结果一致
这表明：地面物体所受地球的引力、月球所受地球的引力，与太阳、行星间的引力，真的是同一性质的力，都遵从相同的规律！
二、怎么检验
牛顿的思考和猜想
牛顿猜想是否到这里就结束了呢？
他的思想变得更加解放！
既然太阳和行星之间、地球和月球之间，以及地球与地面物体之间具有的吸引力都“与两个物体的质量乘积成正比、与它们之间距离的二次方成反比”，那么是否任意两个物体之间也都有这样的力呢？
很可能有，只不过由于身边物体的质量比天体的质量小的多，感觉不到罢了。
万有引力定律
牛顿进行了更大胆的推广，得出了万有引力定律
自然界中任何两个物体都相互吸引，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，跟它们之间距离r的二次方成反比。
G是引力常量
1、公式：
科学论证需要证据支持。开普勒根据第谷的观测数据提出了行星运动定律，行星运动定律又为万有引力定律提供了支持，“月--地检验”进一步验证了万有引力定律。
2、方向：沿它们的连线
m1
m2
r
3、适用条件：质点 质量分布均匀的球体
万有引力定律
意义：
明确宣告，天上的和地上的物体都遵从相同的科学法则。
向人们揭示，复杂运动的背后可能隐藏着简洁的科学规律，
正是这种对简洁性的追求启迪着科学家们不断探索物理理论的统一。
万有引力定律是科学史上最伟大的定律之一，它于1687年发表在牛顿的传世之作《自然哲学的数学原理》中。
牛顿将太阳与行星间的引力规律，一步步推广至自然界中任何两个物体之间，需要魄力、胆识和惊人的想象力。物理学中许多重大理论的发现，不是简单的实验结果的总结，它需要直觉、需要想象力、更需要大胆的猜测和严格的证明！
尽管以上的推广十分自然，但仍要接受事实的检验（直接或间接）。本章后面的讨论表明，由此得出的结论与事实相符！
引力常量的测定
r
F
r
F
m
m
m
m
1、实验原理：由公式 得
力矩平衡
2、科学方法：微量放大法
扭称装置把微小力转变成力矩来反映
扭转角度（微小形变）通过光标的移动来反映
牛顿虽然发现了万有引力定律，但很遗憾，却无法算出两个天体之间引力的大小，因为他不知道引力常量的值。
100多年以后，英国物理学家卡文迪许通过精巧实验测量了几个铅球之间的引力，进而推算出了引力常量的值。
引力常量的测定
引力常量的测定
1、引力常量的大小，通常取G=6.67×10-11N·m2/kg2
2、引力常量测定意义：
引力常量是自然界中少数几个最重要的物理常量之一；
引力常量的普适性是万有引力定律正确性的有力证据！
使万有引力定律有了真正的使用价值。
万有引力的大小
思考：我们人与人之间也应该存在万有引力，可是为什么我们感受不到呢？
一个质量为 的同学，他所受的重力多大？试估算操场上相距 ，质量均为 的两个同学之间的万有引力。
解：
是一粒芝麻重的几千分之一，这么小的力，我们根本无法察觉到。
万有引力的大小
那么太阳与地球之间的万有引力又是多大呢？（太阳的质量为 ，地球质量为 ，日、地之间的距离为 )
这个力非常大，能够拉断直径为 的钢柱。
可见，天体之间的万有引力非常巨大。
解：
引力常量的测定
要计算物体间的万有引力，则需知道引力常数G的大小，但令人遗憾的是截止目前，我们并不知道G的精确值是多少。
从1998年至2018年，我国的引力中心在华中科技大学罗俊团队的带领下实现了从无到有，从有到强，逐步走向世界前沿，被国际称为“世界的引力中心”，于2018年得到了当时最为精确的引力常量G值。
谁都见过苹果落地，但为何只有牛顿能从中悟出其中的道理呢
胡克、哈雷对重力的认识已经相当接近于万有引力的表述，但他们不敢大胆猜想，同时缺乏必要的数学知识(微积分)，没能提出万有引力定律。
牛顿通过对苹果下落的思考，发现了万有引力定律，奠定了现代科技的基石。
同学们在未来的学习和工作中，一定会有一个又一个的苹果等着你去收获。同学们，加油！
万有引力定律的启迪