人教版高一物理必修2第六章6.3 万有引力定律（共36张PPT）

(共36张PPT)
6.3万有引力定律
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Newton’s Law of Universal Gravitation
长治六中
宋丽娜
牛顿：太阳对行星的引力使行星绕太阳公转不能飞离太阳

知识回顾
提出问题
树上熟透的苹果
掉下来落到地面上
地面上的物体，被抛出去后
总要落回地面，是什么原因
使物体不离开地球呢？
提出问题
猜想：
地球对月球的引力使月球绕地球公转而不飞离地球？
地球对地面上苹果的引力使苹果不离开地球？



事实：太阳对行星的引力使行星绕太阳公转而不飞离太阳.
一、万有引力的猜想
继续猜想：



太阳对行星的引力
地球对月球的引力
地球对地面上苹果的引力

也许是同一种力，
遵从相同规律


二、万有引力的检验
-------月---地检验
目的：验证 地球对地面上苹果的引力
地球对月球的引力
遵循
思路：1、假定猜想成立，理论推导
2、实际测量
若二者结果一致
则假设成立
若二者结果不一致
则假设就不成立




月---地检验
地球对苹果的引力:
理论推导
1、先假定猜想成立：



苹果下落的加速度:

地球对月球的引力:

苹果下落的加速度:

月球绕地球公转的加速度：





在牛顿的时代，已能比较精确测定：
月球与地球的距离 3.8×108m
月球公转周期 T=27.3天
地球的自由落体加速度 g=9.8m/s2

求月球公转的向心加速度：
实际测量计算与假设的理论推导结果一致

即：月球公转轨道半径 r=3.8×108m
实际测量
2、


验证结论：


地球对地面上物体的引力
地球对月球的引力
太阳对行星的引力
是同一种性质力，
都遵循


问题1：地面上的两个物体间是否存在引力？

问题2：若地面上的两个物体间存在引力，为何两个物体
没有在引力作用下紧靠在一起？

宇宙中的一切物体间都有引力:
大胆设想：

事实上，自然界中任何两个有质量的物体间
都存在引力.

1687年牛顿发现万有引力定律

三、万有引力定律的得出
万有引力定律
1.内容：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F与物体的质量m1和m2的乘积成正比，与它们的距离r的二次方成反比.
2.公式：
m1,m2 ---两物体的质量
r ---两物体间的距离
G ---比例系数，叫引力常量，
适用于任何物体，G的国际单位
N·m2/kg2
m1
m2
F
F’
r




3.公式 的适用条件：
①（理想情况）
两个质点间引力大小的计算

②（实际情况）
若两个物体间的距离远大于物体本身大小时，两个物体可看成质点



m1
m2
F
F’
r
r 为两质点间的距离
r为两天体中心的距离
③ 质量分布均匀的两个球体，可视为质量集中于球心
r为物体到地心的距离
r为两球心间的距离
④一个质量分布均匀的球体和球外一个质点，r为球心到质点的 距离


由公式
可知，



问题：当两物体间的距离 时,则两物体之间的引力 ,这种观点对么？
【解析】 ：

当两物体间距离 时，物体不能看成质点，

公式 已不再适用
4.万有引力的理解
① 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），万有引力是自然界中物体间的基本相互作用之一
② 相互性：万有引力也是力的一种，力的作用是相互的，具有相互性，符合牛顿第三定律
④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
③ 特殊性：两物体间的引力,只与它们的质量及距离有关,不管它们之间是否还有其它作用力。

5.万有引力定律建立的重要意义
①万有引力定律是17世纪自然科学最伟大的成就之一

②万有引力定律把地面上的物体运动的规律和天体运动的规律统一起来，对以后的物理学和天文学的发展具有深远的影响

③万有引力定律第一次揭示了自然界中的一种基本相互作用规律，在人类认识自然的历史上树立了一座里程碑
牛顿发现万有引力定律

但却无法算出两个天体间的万有引力大小，

因为他不知道引力常量G的值.

四、万有引力定律的检验---引力常量G的测量实验

卡文迪许
1798年，英国物理学家卡文迪许巧妙地利用扭秤装置,
第一次在实验室里对两个铅球间的引力大小F做了精确测量
和计算，比较准确地测出了引力常量G的数值




r


F




r


F












m
m?
m
m?


引力常量G的测量实验
放大思想

实验原理：





r


F




r


F












m
m?
m
m?

引力常量
单位：
大小：
G 是比例系数，叫做引力常量，适用于任何两个物体.

G值的物理含义：两个质量为1kg的物体相距1m时，它们之间万有引力为6.67×10-11 N
测定引力常量G的重要意义
1、用实验证明了万有引力的存在和准确性
2、使万有引力定律公式有了真正的实用价值
可以计算天体间的引力大小，
可间接计算天体的质量、平均密度等
如：根据地球表面的重力加速度可以测定地球的质量
3、开创了微小量测量的先河，使科学放大思想得以推广
万有引力与重力
知识拓展




Fn

G

向心力
万有引力F引
重力G=mg


m
R



















② 在两极：
① 在赤道：


由于物体随地球自转的向心力很小,
则万有引力大小近似等于重力




第一个测量出地球质量的人
课堂小结
太阳与行星间的引力:
万有引力的猜想：
万有引力的检验：
推广：
万有引力定律的检验：
下一课：万有引力理论的成就
万有引力定律的得出:
“天上”的力与“人间”的力是同一种力
月---地检验
宇宙中一切物体间都有引力
引力常量G的测量实验








科学规律发现的过程往往是大胆猜想和
严格求证的结合.
1. 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. 距离和两物体质量都减小为原来的1/4
课堂练习
ABC
2. 操场两边放着半径为r1、r2，质量分别为m1、m2的篮球和足球，两者的直线间距为r，这两球间的万有引力大小为（ ）
A. B.

C. D.无法判断
C







r
3、根据万有引力定律和牛顿第二定律说明：开普勒第三定

律 中k是一个与行星无关，只与太阳有关的常量.


太阳与行星的距离
建立模型
行星绕太阳近似做匀速圆周运动

行星公转轨道半径




由万有引力定律和牛顿第二定律得

4.两个大小相等的实心均质小铁球，紧靠在一起时它们之间的万有引力为F；若两个半径2 倍于小铁球的实心均匀大铁球紧靠在一起，则它们之间的万有引力为（ ）
A、2F B、4F C、8F D、16F
记住球体公式：
D
谢谢聆听！