高中物理 沪科版 必修2 5.2 万有引力定律是怎样发现(共18张PPT)

(共18张PPT)
§6.3
万有引力定律
1.太阳与行星间引力的大小，与太阳的_____、行星的_____成
正比，与两者_____________成反比。太阳与行星间引力的方
向沿着二者的连线方向。
2.公式F=
中G是_________，与太阳、行星_________。
质量
质量
距离的二次方
比例系数
没有关系
一、月-地检验
1.猜想:维持月球绕地球运动的力与使物体下落的力是同一种
力，遵从“_________”的规律。
2.推理:物体在月球轨道上运动时的加速度大约是它在地面附
近下落时的加速度的_____。
3.结论:计算结果与我们的预期符合得很好。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
的引力遵从_____的规律。
平方反比
相同
二、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
_____________,引力的大小与物体的质量m1和m2的乘积成_____，
与它们之间距离r的二次方成_____。
2.表达式：F=
3.引力常量G：由英国物理学家卡文迪许测量得出，常取
G=____________N·m2/kg2。
它们的连线上
正比
反比
6.67×10-11
三.问题思考:
1.月球为什么可以长期围绕地球运动，而没有投入到地球的怀抱？
提示：地球与月球之间存在着引力，转动的月球既不会弃地球而去，也不会投向地球的怀抱，是因为地球对月球的万有引力提供了月球绕地球做圆周运动的向心力，使月球不停地绕地球运动。
2.
如果有一天万有引力突然消失,世界将发生什么变化?对你的生活将产生什么影响?
若没有万有引力的作用，地球表面的大气和水将会脱离地球表面，飞散到茫茫宇宙之中；地球表面的土、石以及人类也将在地球自转的影响下沿着地球表面的切线飞向宇宙之中，像流星一样在太空中遨游……总之，没有万有引力的作用，地球上的一切物体都将飞散到整个宇宙之中，地球也终将会解体。
3.万有引力定律指出,任何物体间都存在着引力，为什么当两个人靠近时并没有吸引到一起？请估算一下你和同桌同学之间的引力有多大？
解：设两人质量
,间距
由万有引力定律,有
比较：一粒芝麻重量
结论：两人间的引力可忽略！
4.
那么太阳与地球之间的万有引力又是多大呢？
已知：太阳的质量为M=2.0×1030kg，地球质量为
m=6.0×1024kg，日地之间的距离为R=1.5×1011m
F=GMm/R2
=6.67×10-11×2.0×1030×6.0×1024/(1.5×1011)2
=3.5×1022(N）
能拉断直径为9000km的钢柱!!!
太阳对质量为50kg的人，引力很小，不到0.3N我们感受不到太阳的引力！
一.万有引力的三个特性:
(1)普遍性:万有引力不仅存在于太阳与行星、地球与月球之间，宇宙间任何两个有质量的物体之间都存在着这种相互吸引的力。
(2)相互性:两个有质量的物体之间的万有引力是一对作用力和反作用力，总是满足大小相等，方向相反，作用在两个物体上。
(3)宏观性:地面上的一般物体之间的万有引力比较小，与其他力比较可忽略不计，但在质量巨大的天体之间或天体与其附近的物体之间，万有引力起着决定性作用。
二
对万有引力定律的理解
1.对万有引力定律表达式F=
的说明:
(1)引力常量G：G=6.67×10-11
N·m2/kg2；其物理意义为：引力常量在数值上等于两个质量都是1
kg的质点相距1
m时的相互吸引力。
(2)距离r：公式中的r是两个质点间的距离，对于质量均匀分布的球体，就是两球心间的距离。
2.F=
的适用条件:
(1)万有引力定律的公式适用于计算质点间的相互作用，当两个物体间的距离比物体本身大得多时，可用此公式近似计算两物体间的万有引力。
(2)质量分布均匀的球体间的相互作用，可用此公式计算，式中r是两个球体球心间的距离。
(3)一个均匀球体与球外一个质点的万有引力也可用此公式计算，式中的r是球体球心到质点的距离。
【典例1】(2013·邢台高一检测)对于万有引力定律的表达式
F=
下列说法中正确的是(
)
A.公式中G为引力常量，与两个物体的质量无关
B.当r趋近于零时，万有引力趋近于无穷大
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受到的引力大小总是相等的，而与m1、m2是否相等无关
【标准解答】选A、D。公式中的G为比例系数，称作引力常量,
与两个物体的质量无关，A对；当两物体表面距离r越来越小，
直至趋近于零时，物体不能再看作质点，表达式F=
已
不再适用于计算它们之间的万有引力，B错；m1与m2受到彼此
的引力为作用力与反作用力，此二力总是大小相等、方向相
反，与m1、m2是否相等无关，C错，D对。
1.(基础理论辨析题)下列说法正确的是(
)
A．万有引力定律是由开普勒发现的，而引力常量是由伽利略
测定的
B．F＝
中的G是一个比例常数，是没有单位的
C．万有引力定律适用于任意质点间的相互作用
D．万有引力定律只适用于天体，不适用于地面上的物体
E.两个质量分布均匀的分离的球体之间的相互作用力也可以
用F＝
来计算，r是两球体球心间的距离
【解析】选C。牛顿深入思考了月球受到的引力与地面物体受
到的引力的关系，发现了万有引力定律。而英国物理学家卡文
迪许在实验室里通过几个铅球之间万有引力的测量，得出了G
的数值，A错误。G是一个比例常数，单位是
B错误。万
有引力定律适用于任何质点间的相互作用，故C正确,D错误。
两个质量分布均匀的分离的球体之间的万有引力可由公式
F=
求出，但其他作用力不能由此公式求出，故E错误。
【变式训练】针对训练3.要使两物体间的万有引力减小到原来的1/4，下列办法不可采用的是（
）
A.使两物体的质量各减小一半，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.使两物体间的距离增为原来的2倍，质量不变
D.使两物体间的距离和质量都减为原来的1/4
【解析】选D。万有引力是普遍适用的，A错误。两物体之间的万有引力也是一对作用力与反作用力，同样遵循牛顿第三定律，B错误。地球的质量太大，产生的加速度很小，即便以太阳为参照物，也看不到地球向物体运动，C错误,D正确。
1.得出万有引力定律的思路及方法.
2.任何两个物体间存在着相互作用的引力的一般规律：
即
其中G为万有引力常量，r为两物间的距离.
3.万有引力的普遍性：它普遍存在于宇宙中任何有质量的物体它们之间是否还有其它作用力。
4.两个物体间的万有引力是一对作用力和反作用力。
5.万有引力定律只适用于两个质点和质量分布均匀的球体间的相互作用。
6.万有引力定律的发现，把地面上的物体和天体的运动规律统一起来，打破了天体运动的神秘性
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