高中物理沪科版必修二5.2 万有引力定律是怎样发现的 课件26张PPTT

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5.2　万有引力定律是怎样发现的
学习目标　
1.了解万有引力定律得出的思路和过程
2. 理解万有引力定律的内容及意义
3. 学会用万有引力定律分析解决问题
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Ⅰ自主预习梳理
Ⅱ 重点知识探究
Ⅲ 当堂达标检测
自主预习梳理
Ⅰ
一、万有引力发现的过程
1.近代物理学家对行星运动本质的认识和发展：
吉尔伯特：“磁力”假设
开普勒：有一种力支配着行星绕太阳运行
笛卡尔：“旋涡”假设
布里奥：平方反比假设
………………
牛顿
2.解决引力问题存在三大困难：
困难一：无数学工具解决变化的 运动问题.
困难二：缺乏理论工具计算天体各部分对行星产生的力的 .
困难三：众多天体的引力 的问题无法解决.
牛顿对问题的解决方法：
牛顿利用他发明的 方法，越过了变速运动的障碍.
运用模型方法，提出了 的概念，并通过微积分运算的论证，把庞大天体的质量集中于球心，方便地计算出天体间引力的总效果
撇开其他天体的作用不计，只考虑 的作用.
太阳对行星
曲线
总效果
相互干扰
微积分
质点
二、万有引力定律
1.内容：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 ，跟它们的距离的二次方成 .

2.表达式：F＝ .
3.引力常量G＝6.67×10－11 N·m2/kg2
(1) G值是英国物理学家 在牛顿发现万有引力定律100多年后，在1789年在实验室利用 测量的
（2）物理意义：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.
正比
反比
卡文迪许
扭称装置
重点知识探究
探究一 万有引力定律的理解
如图所示，天体是有质量的，人是有质量的，地球上的其他物体也是有质量的.
导学探究
任意两个物体间都存在着万有引力.
(1)任意两个物体之间都存在万有引力吗？
(2)地球对苹果的万有引力与苹果对地球的万有引力大小相等吗？
相等.它们是一对相互作用力.
为什么只看到了苹果落向地球，而没有看到地球向苹果运动呢？
（3）为什么通常两个物体间感受不到万有引力，而太阳对行星的引力可以使行星围绕太阳运转？

地球运动状态改变太小，无法观察到
普通物体质量太小，引力也很小，通常感受不到。
天体质量很大，天体间的引力很大，对天体的运动起决定作用.
4.万有引力的特性
(1)普遍性：万有引力存在于宇宙中任何两个有 的物体之间(天体间、地面物体间、微观粒子间).
(2)相互性：两个物体间相互作用的引力是一对作用力和反作用力，符合
.
(3)宏观性：天体间万有引力很大，它是支配天体运动的原因.地面物体间、微观粒子间的万有引力很小，不足以影响物体的运动，故常忽略不计.

质量
牛顿第三定律
知识深化
既然自然界任何两个物体间都有万有引力，那么我们是否可以用公式
F＝ 来计算任意两物体间的引力大小呢？
导学探究
不能。因为万有引力公式依赖的模型是质点模型，若物体不能看成质点，则万有引力公式 F＝ 不再适用。
探究二 万有引力公式的适用条件
根据公式是否可以认为当r→0时F→∞？
不能。此时由于r→0，物体已不再能看成质点，万有引力公式已经不再适用.
5.万有引力公式的使用条件
(1)在以下三种情况下可以直接使用公式F＝ 计算引力大小：
①求两个质点间的万有引力：当两物体间距离远大于物体本身大小时，物体可看成质点，公式中的r表示两物体质心间的距离.
②求两个质量分布均匀球体间的万有引力：r为两个球心间的距离.
③一个质量分布均匀球体与球外一个质点的万有引力：r指质点到球心的距离.


知识深化
知识深化
(2)当物体不能看成质点时，如何求它们之间的万有引力呢？
这种情况下，不能直接应用公式来求。
微积分思想
导学探究
卡文迪许通过精巧的扭秤实验，测出了两个铅球之间的引力F，并测定了引力常量G
探究三 引力常量是如何测定的？
卡文迪许
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引力和引力常量的测量
对于一个十分微小的物理量该采用什么方法测量？
放大法
卡文迪许扭秤实验的意义
1、开创了微小量测量的先河，使科学放大思想得到推广。
2、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。
卡文迪许实验室
当堂达标检测
1. (多选) 牛顿在研究太阳对行星的引力及行星绕太阳的运动问题时之所以成功，是因为他汲取了前辈科学家关于引力思想的精华，克服了三大困难。牛顿采用的研究方法是
√
√
√
2.（多选）对于太阳与行星间的引力及其表达式F＝ ，下列说法正确的是
A.公式中G为比例系数，与太阳、行星有关
B.太阳、行星彼此受到的引力总是大小相等
C.太阳、行星彼此受到的引力是一对平衡力，合力为零，m1、m2都处于
平衡状态
D.太阳、行星彼此受到的引力是一对相互作用力
√
√
3.(多选)下列说法正确的是
√
√
4.有一质量为M、半径为R、密度均匀的球体，在距离球心O为2R的地方有一质量为m的质点.现从
M中挖去半径为 R的球体，如图3所示，则剩余部
分对m的万有引力F为
图3
√
则剩余部分对质点m的万有引力
(1)万有引力公式F＝ 的适用条件是质点或质量均匀的球体，只有把挖去的小球补上才成为质量均匀的球体.
(2)注意本题的基本思想：挖—补—挖.
求剩余部分对质点的作用力即是大球(补全)对m的作用力减去小球对m的作用力.
技巧点拨
课后阅读
阅读《多学一点》P.87
1、理解牛顿发现万有引力定律过程中科学推理的思路和方法；
2、他是怎样进行“月-地检验”的？

课后探究