7.2万有引力定律 课件—2020-2021学年【新教材】人教版（2019）高中物理必修第二册(共31张PPT)
文档属性
| 名称 | 7.2万有引力定律 课件—2020-2021学年【新教材】人教版（2019）高中物理必修第二册(共31张PPT) |  | |
| 格式 | ppt | ||
| 文件大小 | 1.3MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2021-04-23 11:13:08 | ||
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文档简介
(共31张PPT)
知识回顾
行星的旅行
开普勒以惊人的毅力和非凡的数学天才对第谷二十余年的观察数据进行研究，归纳出行星运动三大定律，从运动学的角度对行星的运动进行了精确的描述！
人们更深入的思考：
众多科学家为此展开研究……
行星为什么这样运动？
行星为什么这样运动？
德国天文学家，人们称颂他是“天空法律创制者”、“天体力学奠基人”
。
开普勒
受到了来自太阳的类似于磁力的作用。
行星为什么这样运动？
意大利物理学家、天文学家和哲学家，近代实验科学的先驱。
伽利略
一切物体都有合并的趋势，这种趋势导致物体做圆周运动。
行星为什么这样运动？
法国伟大的哲学家、物理学家、数学家、生理学家。解析几何的创始人。
笛卡儿
行星运动是因为行星的周围有旋转的物质作用在行星。
行星为什么这样运动？
英国伟大物理学家、实验物理学家、仪器设计师和发明家。
胡
克
行星绕太阳运动是因为受到了太阳对它的引力。
行星为什么这样运动？
英国伟大的天文学家和数学家。
哈
雷
行星绕太阳运动是因为受到了太阳对它的引力。
行星为什么这样运动？
经典力学之父。英国伟大的数学家、物理学家、天文学家和自然哲学家。
牛
顿
运用他所发明的微积分这一锐利的数学工具，不但从数学上论证了万有引力定律，而且把经典力学确立为完整而严密的体系，把天体力学和地面上的物体力学统一起来，实现了物理学史上第一次大的综合。
牛顿的思考
物体怎样才会不沿直线运动？
以任何方式改变速度（大小、方向）都需要力！
（牛二）
行星沿圆周或椭圆运动，需要受到指向圆心或椭圆焦点的力，这个力应该就是太阳对它的引力！
利用他的运动定律把行星的向心加速度与太阳对行星的引力联系起来
追寻牛顿的足迹
1、太阳对行星的引力
太阳对不同行星的引力，与行星的质量成正比，与行星和太阳间的距离的二次方成反比。
∵
∴
1）、行星的向心加速度
2）、太阳的引力是产
生加速度的原因
3）、开普勒第三定律
将T代入得
追寻牛顿的足迹
一、行星与太阳间的引力
2、行星对太阳的引力
3、太阳与行星间的引力
根据牛顿第三定律，行星对太阳的引力F/应满足
F
F`
行星
太阳
概括起来有
G——比例系数，与太阳、行星的质量无关
方向：沿着太阳和行星的连线
追寻牛顿的足迹
F1
F2
月球轨道r=60R
R=6370Km
它们都是类似太阳行星间的引力，它们都应遵从“与距离平方成反比”的关系。
苹果受到地球的力
月球受到地球的力
假设是同一种力
F1
F2
二、
月球轨道r=60R
R=6370Km
当时已知的一些量：
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
计算验证：
？
证明苹果、月亮受力满足“距离平方反比”的关系
地球对月球的力，地球对地面物体的力真是同一种力。
1、内容：自然界中任何两个物体都是相互吸引，引力的方向在它们的连线上，引力的大小跟这两个物体的质量m1和m2的乘积成正比，跟它们的距离r的二次方成反比。
2、公式：
三、万有引力定律
G：是引力常量，其值为6.67×10-11N·m2/kg2
复杂运动背后隐藏着简洁的科学规律，天上地下的物体都遵循相同的科学法则。
3、意义：
★4、公式的适用条件：
1）万有引力存在于一切物体之间，但万有引力公式适用于质点间的引力大小的计算；
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；
m1
m2
r
两物体的距离r指“哪两部分距离”
思考：既然任意两个物体之间都有万有引力，那为什么我们感觉不到旁边同学的引力呢？
F=GMm/R2
=6.67×10-7N
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？
一粒芝麻重的几千分之一!!!
?
O1
O
F万
G
F向
思考与讨论:重力与万有引力一样吗?
5
万有引力的性质
⑴普遍性:万有引力存在于任何两个有质量的物体之间,它是自然界中物质间基本的相互作用之一。
⑵相互性:万有引力的作用是相互的，符合牛顿第三定律。
⑶宏观性:一般物体之间虽然存在万有引力，但是很小，只有天体与物体之间或天体之间万有引力才比较显著，因此，涉及天体运动时，才考虑万有引力。
(4)特殊性：两物体间的万有引力只与它们本身的质量和它们间的距离有关，与周围有无其他物质无关。
三、引力常量的测量——扭秤实验
（1）实验原理：
科学方法——放大法
卡文迪什
卡文迪什实验室
2
G的含义:
它在数值上等于两个质量都是
1kg的物体相距1m时的相互作用力
3
意义：
（1）验证了万有引力定律是正确的；
（2）使得万有引力定律有了真正的
实际意义。
1
大小:
G=6.67×10-11N·m2/kg2
使我们认识到地球与地面物体和与月球的引力、太阳与行星间的引力是同一种力，并进行了月地检验。
使我们认识到任意两个物体之间都有这样的引力，在百年之后，卡文迪许在实验里进行了检验。最终，我们认识了自然界中第一种基本相互作用——万有引力。
1．地球质量大约是月球质量的81倍，一个飞行器在地球与月球之间。当地球对它的引力和月球对它的引力大小相等时，该飞行器距地心的距离与距月心的距离之比为（ ）
A．9∶1
B．1∶9
C．81∶1
D．27∶1
A
2.如图所示，r虽大于两球的半径，但两球的半径不能忽略，而球的质量分布均匀，大小分别为m1与m2，则两球间万有引力的大小为（
）
r1
r
r2
A、
B、
C、
D、
D
3．如图所示，三颗质量均为m的地球同步卫星等间隔分布在半径为r的圆轨道上，设地球质量为M，半径为R。下列说法正确的是（ ）
A．地球对一颗卫星的引力大小为
B．一颗卫星对地球的引力大小为
C．两颗卫星之间的引力大小为
D．三颗卫星对地球引力的合力大小为
C
4．甲、乙两个质点间的万有引力大小为
F，若甲物体的质量不变，乙物体的质量增加到原来的2倍，同时，它们之间的距离减小到原来的一半，则甲、乙两个物体的万有引力大小将变为（ ）
A．F
B．2F
C．4F
D．
8F
D
5.一个质量均匀分布的球体，半径为2r，在其内部挖去一个半径为r的球形空穴，其表面与球面相切，如图所示。已知挖去小球的质量为m，在球心和空穴中心连线上，距球心d＝6r处有一质量为m2的质点，求：
(1)被挖去的小球挖去前对m2的万有引力为多大？
(2)剩余部分对m2的万有引力为多大？
(1)被挖去的小球挖去前对m2的万有引力为
(2)将挖去的小球填入空穴中，由V＝
πR3，m＝ρV可知，大球的质量为8m，则挖去小球前大球对m2的万有引力为
m2所受剩余部分的万有引力为
知识回顾
行星的旅行
开普勒以惊人的毅力和非凡的数学天才对第谷二十余年的观察数据进行研究，归纳出行星运动三大定律，从运动学的角度对行星的运动进行了精确的描述！
人们更深入的思考：
众多科学家为此展开研究……
行星为什么这样运动？
行星为什么这样运动？
德国天文学家，人们称颂他是“天空法律创制者”、“天体力学奠基人”
。
开普勒
受到了来自太阳的类似于磁力的作用。
行星为什么这样运动？
意大利物理学家、天文学家和哲学家，近代实验科学的先驱。
伽利略
一切物体都有合并的趋势，这种趋势导致物体做圆周运动。
行星为什么这样运动？
法国伟大的哲学家、物理学家、数学家、生理学家。解析几何的创始人。
笛卡儿
行星运动是因为行星的周围有旋转的物质作用在行星。
行星为什么这样运动？
英国伟大物理学家、实验物理学家、仪器设计师和发明家。
胡
克
行星绕太阳运动是因为受到了太阳对它的引力。
行星为什么这样运动？
英国伟大的天文学家和数学家。
哈
雷
行星绕太阳运动是因为受到了太阳对它的引力。
行星为什么这样运动？
经典力学之父。英国伟大的数学家、物理学家、天文学家和自然哲学家。
牛
顿
运用他所发明的微积分这一锐利的数学工具，不但从数学上论证了万有引力定律，而且把经典力学确立为完整而严密的体系，把天体力学和地面上的物体力学统一起来，实现了物理学史上第一次大的综合。
牛顿的思考
物体怎样才会不沿直线运动？
以任何方式改变速度（大小、方向）都需要力！
（牛二）
行星沿圆周或椭圆运动，需要受到指向圆心或椭圆焦点的力，这个力应该就是太阳对它的引力！
利用他的运动定律把行星的向心加速度与太阳对行星的引力联系起来
追寻牛顿的足迹
1、太阳对行星的引力
太阳对不同行星的引力，与行星的质量成正比，与行星和太阳间的距离的二次方成反比。
∵
∴
1）、行星的向心加速度
2）、太阳的引力是产
生加速度的原因
3）、开普勒第三定律
将T代入得
追寻牛顿的足迹
一、行星与太阳间的引力
2、行星对太阳的引力
3、太阳与行星间的引力
根据牛顿第三定律，行星对太阳的引力F/应满足
F
F`
行星
太阳
概括起来有
G——比例系数，与太阳、行星的质量无关
方向：沿着太阳和行星的连线
追寻牛顿的足迹
F1
F2
月球轨道r=60R
R=6370Km
它们都是类似太阳行星间的引力，它们都应遵从“与距离平方成反比”的关系。
苹果受到地球的力
月球受到地球的力
假设是同一种力
F1
F2
二、
月球轨道r=60R
R=6370Km
当时已知的一些量：
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
计算验证：
？
证明苹果、月亮受力满足“距离平方反比”的关系
地球对月球的力，地球对地面物体的力真是同一种力。
1、内容：自然界中任何两个物体都是相互吸引，引力的方向在它们的连线上，引力的大小跟这两个物体的质量m1和m2的乘积成正比，跟它们的距离r的二次方成反比。
2、公式：
三、万有引力定律
G：是引力常量，其值为6.67×10-11N·m2/kg2
复杂运动背后隐藏着简洁的科学规律，天上地下的物体都遵循相同的科学法则。
3、意义：
★4、公式的适用条件：
1）万有引力存在于一切物体之间，但万有引力公式适用于质点间的引力大小的计算；
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；
m1
m2
r
两物体的距离r指“哪两部分距离”
思考：既然任意两个物体之间都有万有引力，那为什么我们感觉不到旁边同学的引力呢？
F=GMm/R2
=6.67×10-7N
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？
一粒芝麻重的几千分之一!!!
?
O1
O
F万
G
F向
思考与讨论:重力与万有引力一样吗?
5
万有引力的性质
⑴普遍性:万有引力存在于任何两个有质量的物体之间,它是自然界中物质间基本的相互作用之一。
⑵相互性:万有引力的作用是相互的，符合牛顿第三定律。
⑶宏观性:一般物体之间虽然存在万有引力，但是很小，只有天体与物体之间或天体之间万有引力才比较显著，因此，涉及天体运动时，才考虑万有引力。
(4)特殊性：两物体间的万有引力只与它们本身的质量和它们间的距离有关，与周围有无其他物质无关。
三、引力常量的测量——扭秤实验
（1）实验原理：
科学方法——放大法
卡文迪什
卡文迪什实验室
2
G的含义:
它在数值上等于两个质量都是
1kg的物体相距1m时的相互作用力
3
意义：
（1）验证了万有引力定律是正确的；
（2）使得万有引力定律有了真正的
实际意义。
1
大小:
G=6.67×10-11N·m2/kg2
使我们认识到地球与地面物体和与月球的引力、太阳与行星间的引力是同一种力，并进行了月地检验。
使我们认识到任意两个物体之间都有这样的引力，在百年之后，卡文迪许在实验里进行了检验。最终，我们认识了自然界中第一种基本相互作用——万有引力。
1．地球质量大约是月球质量的81倍，一个飞行器在地球与月球之间。当地球对它的引力和月球对它的引力大小相等时，该飞行器距地心的距离与距月心的距离之比为（ ）
A．9∶1
B．1∶9
C．81∶1
D．27∶1
A
2.如图所示，r虽大于两球的半径，但两球的半径不能忽略，而球的质量分布均匀，大小分别为m1与m2，则两球间万有引力的大小为（
）
r1
r
r2
A、
B、
C、
D、
D
3．如图所示，三颗质量均为m的地球同步卫星等间隔分布在半径为r的圆轨道上，设地球质量为M，半径为R。下列说法正确的是（ ）
A．地球对一颗卫星的引力大小为
B．一颗卫星对地球的引力大小为
C．两颗卫星之间的引力大小为
D．三颗卫星对地球引力的合力大小为
C
4．甲、乙两个质点间的万有引力大小为
F，若甲物体的质量不变，乙物体的质量增加到原来的2倍，同时，它们之间的距离减小到原来的一半，则甲、乙两个物体的万有引力大小将变为（ ）
A．F
B．2F
C．4F
D．
8F
D
5.一个质量均匀分布的球体，半径为2r，在其内部挖去一个半径为r的球形空穴，其表面与球面相切，如图所示。已知挖去小球的质量为m，在球心和空穴中心连线上，距球心d＝6r处有一质量为m2的质点，求：
(1)被挖去的小球挖去前对m2的万有引力为多大？
(2)剩余部分对m2的万有引力为多大？
(1)被挖去的小球挖去前对m2的万有引力为
(2)将挖去的小球填入空穴中，由V＝
πR3，m＝ρV可知，大球的质量为8m，则挖去小球前大球对m2的万有引力为
m2所受剩余部分的万有引力为