课件22张PPT。这张地球照片是阿波罗17号太空船船员所拍摄的“蓝色弹珠”(The Blue Marble),拍摄时间为1972年12月7日,拍摄高度距离地面大约四万五千公里,是迄今为止最广泛流传的地球照片。第三章 第2节 万有引力定律行星围绕太阳运动的原因?一、关于行星围绕太阳运动的各种解释 二、万有引力定律 (一)建立过程太阳对行星的引力提供向心力F=F’牛顿第二定律开普勒第三定律牛顿第三定律 拉住月球使它围绕地球运动的力,与拉着苹果下落的力,以及太阳与行星之间的作用力是否是同一种力,遵循相同的规律?月球地球教材P48页——物理在线牛顿的“月—地”检验≈ 60R 二、万有引力定律 (一)建立过程太阳对行星的引力提供向心力F=F’牛顿第二定律开普勒第三定律牛顿第三定律推广到一切物体(三)公式 (G为引力常量) 自然界中任何两个物体都是相互吸引的,引力的大小与这两个物体的质量的乘积成正比,与它们的距离的二次方成反比。(二)内容思考两个问题:
(1)卡文迪许实验装置是如何解决“通常物体间万有引力因为很小而难于测量”的问题?
(2)这个实验设计所包含怎样的物理思想方法?自主学习教材P48页发展空间——卡文迪许测定引力常量的实验(四)万有引力定律的再次检验——卡文迪许扭秤实验测引力常量卡文迪许扭称实验(1789年)-----放大法两次放大及等效的思想 :
(1)扭秤装置把微小力转变成力矩来反映
(2)扭转角度(微小形变)通过光标的移动来反映卡文笛许扭称实验巧妙之处巧妙的利用引力力矩与悬丝的弹性恢复力矩平衡.充分利用T型轴将小球受到的万有引力作用效果进行一次放大.充分利用光学反射原理,对微小形变进行再一次的放大.①证明了万有引力的存在,测出了引力常量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。卡文迪许扭称实验的意义(引力常量G=6.67×10-11N﹒m2/kg2 )卡文迪许实验室能称出地球质量的人引力常量的普适性成为万有引力定律正确性的最早证据牛顿的“月—地”检验
卡文迪许的扭秤实验
预测彗星的回归
海王星的发现两个质量都为50kg的均匀球体,相距5m,他们之间的引力是多大?
F=6.67×10-9N(一粒芝麻重的几十万分之一!!!)
太阳质量约为2×1030 kg,地球质量约为6×1024 kg两者相距1.5×1011m,它们间的引力多大?
F =3.6×1022N(可以把直径是9000km的钢柱拉断!)(五)万有引力定律的意义 万有引力定律清楚的向人们揭示,复杂运动的后面隐藏着简洁的科学规律,它明确地向人们宣告,天上和地上的物体都遵循着完全相同的科学法则, 它是17世纪自然科学最伟大的成果之一,第一次揭示了自然界中的一种基本相互作用的规律,在人类认识自然的历史上树立了一座里程碑。
在牛顿以前,人们认为天体的运动隐藏着不可认知的规律,牛顿的出色工作改变了人类的世界观,使人们建立了一种信念:人们有能力理解天体间的各种事物。科学规律发现的过程往往是大胆猜想和小心求证的结合 “我不知道世人怎么看我,但在我自己看来,我只不过是一个在海滨玩耍的小孩,不时地为比别人找到一块更光滑、更美丽的卵石和贝壳而感到高兴,而在我面前的真理的海洋,却完全是个谜”。
——牛顿课件17张PPT。回顾:万有引力定律: 任何两个物体之间都存在相互作用的引力,引力的方向在它们的连线上,引力的大小跟这两个物体的质量m1和m2的乘积成正比,跟它们的距离的二次方成反比.1.内容:2.公式:(G=6.67×10-11N·m2/kg2
引力常量,与物质种类无关的普适常量)卡文迪许扭称实验(1789年)-----放大法两次放大及等效的思想 :
(1)扭秤装置把微小力转变成力矩来反映
(2)扭转角度(微小形变)通过光标的移动来反映
例1.关于公式F=G 的说法正确的是(? ?)?
A.公式是以行星绕太阳运动推导出来的,不适合计算地球对人造卫星的吸引力?B.公式也适用于计算地球对地面上物体的吸引力C.公式适用于任何两个物体之间相互吸引力的计算,其中r为两物体之间的间隔距离?D.公式适用于计算任何两个质点间的相互引力,其中r是两质点间的距离
E.当两个物体相接触时,r=0,他们之间的引力为无穷大ABD3.使用条件:①两个质点“微元”思想“填补法”②两个质量分布均匀球体(r为两球心间的距离) 例2.如图,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,放在相距为d的地方.那么挖去部分与剩余部分的万有引力为_____4、万有引力定律的进一步理解(1)普遍性:万有引力是普遍存在于宇宙中的任何有质量 的物体(大到天体小到微观粒子)间的相互吸引力,它是自然界的物体间的基本相互作用之一.
(2)相互性:两个物体相互作用的引力是一对作用力与反作用力,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物体间它的存在才有宏观的物理意义.在微观世界中,粒子的质量都非常小,粒子间的万有引力很不显著,万有引力可以忽略不计.
(4)特殊性:只与质量和距离有关,与周围是否存在其他物体无关。F万F向G重力是万有引力的一个分力分析:万有引力和重力的区别F万G两极处:G=NF万=NF万=GF万F向G赤道处:G=NF万-N= F向请估算赤道处物体地球自转的向心加速度大小?(1)地球表面近似相等(2)非地球表面,二者指同一概念:重力加速度g‘随高度h的变大而变小例3.(2015重庆)宇航员王亚平在“天宫1号”飞船内进行了我国首次太空授课,演示了一些完全失重状态下的物理现象。若飞船质量为m,距地面高度为h,地球质量为M,半径为R,引力常量为G,则飞船所在处的重力加速度大小为
A.0 B. C. D.例4.假设地球是一半径为R,质量分布均匀的球体。已知质量分布均匀的球壳对壳内物体引力为零,地球表面处引力加速度为g。则关于地球引力加速度a随地球球心到某点距离r的变化图像正确的是(?????)BB例5.假设地球是一半径为R、质量分布均匀的球体。一矿井深度为d。已知质量分布均匀的球壳对壳内物体的引力为零。矿井底部和地面处的重力加速度大小之比为
A.?? B.? ??? C.???? D.?例6.(2014 海南卷)设地球自转周期为T,质量为M,引力常量为G,假设地球可视为质量均匀分布的球体,半径为R。同一物体在南极和赤道水平面上静止时所受到的支持力之比为
A. B.
C. D.A2.如图所示,在距一质量为M、半径为R、密度均匀的球体R处有一质量为m的质点,此时球体对质点的万有引力为F1.当从球体中挖去一半径为 的球体时,剩下部分对质点的万有引力为F2,求F1:F2.