5.2万有引力定律是怎样发现的课件沪科版必修2：34张PPT

课件34张PPT。第五章 万有引力与航天5.2 万有引力定律是怎样发现的知识回顾开普勒行星运动定律的内容是什么？1、第一定律：（轨道定律）
2、第二定律：（面积定律）
3、第三定律：（周期定律）
一、 轨道定律近似圆周，太阳在圆心二、面积定律行星绕太阳做匀速圆周运动三、周期定律r行星运动的简化的模型问题引入行星为什么这样运动?一、近代物理学家对行星运动本质的认识与发展行星是依靠太阳发出的磁力维持着绕日运动意识到太阳有一种力支配着行星的运动 法国笛卡儿认为空间充满着一种看不见的流质，形成许多大小、速度、密度不同的漩涡从而带动着行星转动 法国布里奥 首先提出平方反比假设。认为每个行星受太阳发出的力支配，力的大小跟行星与太阳的距离的平方成反比。一、近代物理学家对行星运动本质的认识与发展 17世纪中叶后：引力思想已逐渐被人们所接受，甚至有了引力与距离的平方成正比的猜想。其中英国物理学家胡克、雷恩、哈雷都对此做出了贡献。一、近代物理学家对行星运动本质的认识与发展二、站在巨人肩上的牛顿 牛顿之前或与牛顿同时代的科学家为什么不能把引力问题彻底解决呢？困难之一 ：
行星沿椭圆轨道运动，速度的大小方向均不断变化。当时解决这种曲线运动问题，还缺少相应的数学工具。二、站在巨人肩上的牛顿困难之二：
天体是一个庞然大物，如果认为行星受到太阳的引力，如何计算这种引力的总效果，当时还缺乏理论上的工具。 困难之三：
如果天体之间是相互吸引的，那么在众多天体共存的太阳系中，如何解决天体间相互吸引相互干扰这一复杂的问题呢？二、站在巨人肩上的牛顿 牛顿研究引力问题三大法宝1、他利用他创立的微积分方法，越过了变速运动的障碍。牛顿在前人的基础上，凭借他超凡的数学能力证明了：如果太阳和行星间的引力与距离的二次方成反比，则行星的轨道应是椭圆。二、站在巨人肩上的牛顿2、他利用模型方法提出了质点概念，并通过微积分计算论证，把天体的质量集中于球心，方便的计算出天体间的引力的总效果。
3、他大胆地撇开其他天体的作用不计，只考虑太阳对行星的引力作用。合理的简化使他直达问题的本质。二、站在巨人肩上的牛顿逻辑推理行星的公转周期：T行星到太阳的距离: r设行星的质量为m行星则由牛顿第二定律得：不同行星的公转周期T不同，如何消去T ？ 太阳对行星的引力逻辑推理一对相互作用力：
同一性质，大小相等太阳与行星间的引力太阳对行星的引力为什么月球不能飞离地球呢？1.既然是太阳与行星之间的引力使得行星不能飞离太阳，那么，太阳与地球之间的吸引力与地球吸引物体（苹果）的力是否是同一种力呢?2.即使在最高的建筑物上和最高的山顶上，都不会发现重力有明显的减弱，那么，这个力会不会延伸作用到月球上?拉住月球围绕地球运动？牛顿的猜想牛顿的猜想猜想：
假设地球对月亮、苹果的力是同一种性质的力，这可能是地球对其表面上的物体的重力延伸到月亮，且它们都是类似太阳与行星间的引力，都应遵从“与距离平方成反比”的规律。检验目的：地球和月球之间的吸引力是否与地球吸引苹果的力为同一种力．根据牛顿第二定律，知：猜想的验证 ：月-地检验猜想的验证 ：月-地检验验证过程1.定律表述：自然界中任何两个物体都是相互吸引的，引力的大小跟这两个物体的质量的乘积成正比，跟它们的距离的二次方成反比.2.【说明】
1.m1和m2表示两个物体的质量，r表示它们的距离。
2.G为引力常量，G=6.67×10－11 N·m2/kg2
3.G的物理意义——两质量各为1kg的物体相距1m时万有引力的大小.三、万有引力定律3.万有引力公式的适用范围：（1）万有引力存在于一切物体之间，但上述公式只能计算两质点间的引力；即两物体的形状和大小对它们之间的距离而言,影响很小,可以忽略不计.（2）两质量分布均匀的球体之间的引力，也可用上述公式计算，且r为两球心间距离；三、万有引力定律4.万有引力定律理解⑴普遍性：任何两个物体之间都存在引力（大到天体小到微观粒子），它是自然界的物体间的基本相互作用之一。⑵相互性：两个物体之间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。三、万有引力定律 万有引力定律是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。在文化发展史上，万有引力定律使人们建立了有能力理解天地间的各种事物的信心，解放了人们的思想，在科学文化的发展史上起到了积极的推动作用。三、万有引力定律例1．关于万有引力定律的适用范围，下列说法中正确的有( )
A．只适用于天体，不适用于地面的物体
B．只适用于球形物体，不适用于其他形状的物体
C ．只适用于质点，不适用于实际物体
D．适用于自然界中任何两个物体之间万有引力存在于一切物体之间解析：例2.离地面某一高度h处的重力加速度是地球表面重力加速度的二分之一，则高度h是地球半径的多少倍？解析：地球表面上物体所受重力约等于地球对物体
的引力，则有:算一算.下面我们粗略地来计算一下两个质量为50kg，相距0.5m的人之间的引力。答案：三、万有引力定律四、卡文迪许实验卡文迪许实验引力常量的出现要比万有引力定律晚一百多年！测定引力常量的重要意义1.证明了万有引力存在的普遍性.
2.万有引力定律有了真正的实用价值，可测定远离地球的天体的质量、密度等.
3.扭秤实验巧妙地利用等效法合理地将微小量进行放大，开创了测量弱力的新时代.四、卡文迪许实验四、卡文迪许实验1.对于万有引力定律的表述式，下列说法中正确的是( )
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，万有引力趋于无穷大
C.m1与m2受到的引力大小总是相等的，方向相反，是一对平衡力
D. m1与m2受到的引力大小总足相等的，而与m1、 m2 是否相等无关AD课堂训练2.要使两物体间的万有引力减小到原来的1/4，下列办法可采用的是（ ）
A.使两个物体质量各减小一半，距离不变
B. 使其中一个物体的质量减小到原来的1/4，距离不变
C. 使两物体的距离增为原来的2倍，质量不变
D. 两物体的距离和两物体质量都减小为原来的1/4ABC课堂训练 3. 下列说法正确的有 ( )
A . 太阳系中的八大行星有一个共同的轨道焦点
B . 行星的运动方向总是沿着轨道的切线方向
C . 行星的运动方向总是与它和太阳的连线垂直
D . 日心说的说法是完全正确的
A B课堂训练4.两艘轮船，质量都是1.0×104t，相距10km，它们之间的万有引力是多大？请将这个力与轮船所受的重力进行比较，看看是重力的多少倍。解：可以将轮船看成质点，根据万有引力定律而重力的大小为：它们的比值为：课堂训练5.太阳的质量为2.0×1030kg，太阳和地球的平均距离为1.5×1011m，太阳和地球之间的万有引力是多大？（地球的质量约为6.0×1024kg) 解：根据万有引力定律:课堂训练