宁夏回族自治区银川市六盘山高级中学人教版高中物理必修2 6.3万有引力定律（共28张PPT）
文档属性
| 名称 | 宁夏回族自治区银川市六盘山高级中学人教版高中物理必修2 6.3万有引力定律（共28张PPT） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 1.8MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2020-06-18 10:44:08 | ||
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文档简介
(共28张PPT)
开普勒三定律
知
识
回
顾
开普勒第一定律——轨道定律
所有行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在所有椭圆的一个公共焦点上。
开普勒第二定律——面积定律
对任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等的时间内扫过相等的面积。
开普勒第三定律——周期定律
所有行星的轨道的半长轴的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等.
太阳与行星间的引力
行星的运动
通过上一节课的学习，我们知道，行星之所以能绕太阳做如此和谐而又有规律的运动，是因为行星受到太阳对它的引力。
苹果落地
但是，牛顿接着思考：太阳与行星间的引力使得行星不能飞离太阳；而地面上的物体，如苹果，被抛出后总要落回地面，是什么力使得苹果不离开地球呢？是否也是由地球对苹果的引力造成的？地球对苹果的引力和太阳对行星的引力是否根本就是同一种力呢？
月亮绕地球运行
地球对月球的引力、地球对地面上物体的引力、太阳对行星的引力，也许真的是同一种性质的力？
苹果落地、高处物体落地、月亮绕地球运动……这些现象引起了牛顿的沉思。
一、万有引力定律的发现
牛顿的思考：
“天上的力”和“人间的力”是同一种力吗？
牛顿的猜想：
苹果与月球受到的引力可能是同一种力!
这种力可能都遵从与距离平方成反比的关系。
重力和月球所受地球的引力是同一性质的力，这个大胆的想法要由事实检验。
假定设想成立，则月球与苹果的地位相当，
地球与苹果之间的引力大小和地球与月球之间引力的大小应该同样遵从“平方反比”的规律，已知月球轨道半径为地球半径的60倍，根据牛顿第二定律，月球轨道处的加速度（月球公转的向心加速度）就应该是地面附近自由落体加速度的1/3600
【讨论】根据下列是当时可以测量的数据，如何证明？
地表重力加速度：g
=
9.8m/s2
地球半径：
R
=
6400×103m
月亮周期：
T
=
27.3天≈2.36×106s
月亮轨道半径：
r
≈
60R
=3
.84×108m
计算结果：
计算结果与预期符合的很好。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，真的遵从相同的规律！
牛顿的思想更开放，他想既然太阳与行星之间、
地球与月球之间，以及地球与地面物体之间具
有“与两个物体的质量成正比、与他们之间距
离的二次方成反比”的吸引力，是否任意两个
物体之间都有这样的力呢？牛顿大胆的把以上
结论推广到宇宙中的一切物体之间。
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，与它们之间距离r的二次方成反比。
2.公式：
3.G：是引力常量。
其标准值为G=6.67259×10-11N·m2/kg2
通常情况下取G=6.67×10-11N·m2/kg2
4.公式的适用条件
a.适用于两质点间万有引力的计算，r为两质点间的距离；
b.对于质量均匀分布的球体也适用，r是两球心间的距离；
c.一个均匀球体与球外一个质点也适用，r为球心到质点的距离。
三、引力常量的测量
1686年牛顿发现万有引力定律后，曾经设想过几种测定引力常量的方法，却没有成功.
其间又有科学家进行引力常量的测量也没有成功.
直到1789年，英国物理学家卡文迪许巧妙地利用了扭秤装置，第一次在实验室里对两个物体间的引力大小作了精确的测量和计算，比较准确地测出了引力常量．
（1）实验原理：
科学方法——微小放大法
卡文迪许
卡文迪许实验室
扭秤实验的物理思想和科学方法：扭秤装置把微小力转变成力矩来反映，扭转角度又通过光标的移动来反映．从而确定物体间的万有引力．
（2）实验装置
（3）G的物理意义
（4）卡文迪许扭称实验的意义
①证明了万有引力的存在，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；
四、学习思考
纵观万有引力定律的发现历程，你觉得科学发现的一般过程是什么？你能概括一下吗？
例题3、科学研究过程的基本要素包含以下几点：①提出假设；②对现象的一般观察；③通过试验对推论进行检验；④运用逻辑（包括数学）得出推论；
⑤对假说进行修正和推广。请按科学研究过程的顺序将基本要素填入下图（只填序号）
答案：②①④③⑤
。
牛顿的赠言：
我不知道世人对我的看法怎样，但是在我看来，我不过是一个在海滨玩耍的孩子，为时而发现一块比平常光滑的石子或美丽的贝壳而感到高兴；但那浩瀚的真理之海洋，却还在我的面前未曾发现呢？
思考与讨论
◆
我们人与人之间也一样存在万有引力，可是为什么我们感受不到呢？
假设质量均为60千克的两位同学，相距1米，他们之间的相互作用的万有引力多大？
F=Gm1m2/r2
=6.67×10-11×60×60/12
=2.4×10-7(N)
2.4×10-7N是一粒芝麻重的几千分之一，这么小的力人根本无法察觉到。
◆
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=5.8×1025kg，日地之间的距离为R=1.5×1011km
F=GMm/R2
=6.67×10-11×2.0×1030×6.0×1024/(1.5×1011)2
=3.5×1022(N)
3.5×1022N非常大，能够拉断直径为9000km的钢柱。
而太阳对质量为50kg的人，引力很小，不到0.3N。当然我们感受不到太阳的引力。
五、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．
巩固练习
1.关于万有引力，下列说法正确的是（
）
A.万有引力只有在天体与天体之间才能明显表现出来
B.一个苹果由于其质量很小，所以它受的万有引力几乎可以忽略
C.地球对人造卫星的万有引力远大于卫星对地球的万有引力
D.地球表面的大气层是因为万有引力约束而存在于地球表面附近
D
巩固练习
C
巩固练习
D
六.万有引力定律的历史意义：
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。
在文化发展史上的重大意义：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了积极的推动作用。
本节内容结束
开普勒三定律
知
识
回
顾
开普勒第一定律——轨道定律
所有行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在所有椭圆的一个公共焦点上。
开普勒第二定律——面积定律
对任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等的时间内扫过相等的面积。
开普勒第三定律——周期定律
所有行星的轨道的半长轴的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等.
太阳与行星间的引力
行星的运动
通过上一节课的学习，我们知道，行星之所以能绕太阳做如此和谐而又有规律的运动，是因为行星受到太阳对它的引力。
苹果落地
但是，牛顿接着思考：太阳与行星间的引力使得行星不能飞离太阳；而地面上的物体，如苹果，被抛出后总要落回地面，是什么力使得苹果不离开地球呢？是否也是由地球对苹果的引力造成的？地球对苹果的引力和太阳对行星的引力是否根本就是同一种力呢？
月亮绕地球运行
地球对月球的引力、地球对地面上物体的引力、太阳对行星的引力，也许真的是同一种性质的力？
苹果落地、高处物体落地、月亮绕地球运动……这些现象引起了牛顿的沉思。
一、万有引力定律的发现
牛顿的思考：
“天上的力”和“人间的力”是同一种力吗？
牛顿的猜想：
苹果与月球受到的引力可能是同一种力!
这种力可能都遵从与距离平方成反比的关系。
重力和月球所受地球的引力是同一性质的力，这个大胆的想法要由事实检验。
假定设想成立，则月球与苹果的地位相当，
地球与苹果之间的引力大小和地球与月球之间引力的大小应该同样遵从“平方反比”的规律，已知月球轨道半径为地球半径的60倍，根据牛顿第二定律，月球轨道处的加速度（月球公转的向心加速度）就应该是地面附近自由落体加速度的1/3600
【讨论】根据下列是当时可以测量的数据，如何证明？
地表重力加速度：g
=
9.8m/s2
地球半径：
R
=
6400×103m
月亮周期：
T
=
27.3天≈2.36×106s
月亮轨道半径：
r
≈
60R
=3
.84×108m
计算结果：
计算结果与预期符合的很好。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，真的遵从相同的规律！
牛顿的思想更开放，他想既然太阳与行星之间、
地球与月球之间，以及地球与地面物体之间具
有“与两个物体的质量成正比、与他们之间距
离的二次方成反比”的吸引力，是否任意两个
物体之间都有这样的力呢？牛顿大胆的把以上
结论推广到宇宙中的一切物体之间。
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，与它们之间距离r的二次方成反比。
2.公式：
3.G：是引力常量。
其标准值为G=6.67259×10-11N·m2/kg2
通常情况下取G=6.67×10-11N·m2/kg2
4.公式的适用条件
a.适用于两质点间万有引力的计算，r为两质点间的距离；
b.对于质量均匀分布的球体也适用，r是两球心间的距离；
c.一个均匀球体与球外一个质点也适用，r为球心到质点的距离。
三、引力常量的测量
1686年牛顿发现万有引力定律后，曾经设想过几种测定引力常量的方法，却没有成功.
其间又有科学家进行引力常量的测量也没有成功.
直到1789年，英国物理学家卡文迪许巧妙地利用了扭秤装置，第一次在实验室里对两个物体间的引力大小作了精确的测量和计算，比较准确地测出了引力常量．
（1）实验原理：
科学方法——微小放大法
卡文迪许
卡文迪许实验室
扭秤实验的物理思想和科学方法：扭秤装置把微小力转变成力矩来反映，扭转角度又通过光标的移动来反映．从而确定物体间的万有引力．
（2）实验装置
（3）G的物理意义
（4）卡文迪许扭称实验的意义
①证明了万有引力的存在，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；
四、学习思考
纵观万有引力定律的发现历程，你觉得科学发现的一般过程是什么？你能概括一下吗？
例题3、科学研究过程的基本要素包含以下几点：①提出假设；②对现象的一般观察；③通过试验对推论进行检验；④运用逻辑（包括数学）得出推论；
⑤对假说进行修正和推广。请按科学研究过程的顺序将基本要素填入下图（只填序号）
答案：②①④③⑤
。
牛顿的赠言：
我不知道世人对我的看法怎样，但是在我看来，我不过是一个在海滨玩耍的孩子，为时而发现一块比平常光滑的石子或美丽的贝壳而感到高兴；但那浩瀚的真理之海洋，却还在我的面前未曾发现呢？
思考与讨论
◆
我们人与人之间也一样存在万有引力，可是为什么我们感受不到呢？
假设质量均为60千克的两位同学，相距1米，他们之间的相互作用的万有引力多大？
F=Gm1m2/r2
=6.67×10-11×60×60/12
=2.4×10-7(N)
2.4×10-7N是一粒芝麻重的几千分之一，这么小的力人根本无法察觉到。
◆
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=5.8×1025kg，日地之间的距离为R=1.5×1011km
F=GMm/R2
=6.67×10-11×2.0×1030×6.0×1024/(1.5×1011)2
=3.5×1022(N)
3.5×1022N非常大，能够拉断直径为9000km的钢柱。
而太阳对质量为50kg的人，引力很小，不到0.3N。当然我们感受不到太阳的引力。
五、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．
巩固练习
1.关于万有引力，下列说法正确的是（
）
A.万有引力只有在天体与天体之间才能明显表现出来
B.一个苹果由于其质量很小，所以它受的万有引力几乎可以忽略
C.地球对人造卫星的万有引力远大于卫星对地球的万有引力
D.地球表面的大气层是因为万有引力约束而存在于地球表面附近
D
巩固练习
C
巩固练习
D
六.万有引力定律的历史意义：
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。
在文化发展史上的重大意义：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了积极的推动作用。
本节内容结束