扬州市寒假网校高一物理2.26日万有引力定律上课课件

当下阻击疫情的进入决战时期,历史惊人的巧合,让我们追溯到 1664-1665年期间，英国伦敦流行鼠疫，疫情非常严重，连大学都关闭 了。牛顿不得不返回家乡乌尔索普隔离，在那里继续做他的研究。这段 时间恰好给牛顿的科学研究创造了一个极好的机会。 灾难带来了“居家隔离”这样大的麻烦，但这短暂的时光却成为牛 顿科学生涯中的黄金岁月,今天所学习的著名的“万有引力定律”便诞 生于这段疫情期间。 万有引力定律：诞生于疫情，学习于疫情 一、对太阳与行星间引力的理解 活动一 1．苹果落地的原因？ 2．月球绕地球做圆周运动的原因？ 3．行星围绕太阳运动的向心力？ 活动二 1．两个理想化模型？ (1)将行星绕太阳的椭圆运动看成匀速圆周运动． (2)将天体看成质点，且质量集中在球心上． 与引力有关现象的思考 太阳与行星的引力推导 ． 2．万有引力定律推导过程？ 2 22( )F m r m r T   3 2 r k T   2 2 4m kF r    2 mF r  根据牛顿第三定律  2 MmF r  2 mF r  2 MF r   F F  F m M F m M F' 2 2 3 2 2 2 4 4= ( )m m rF r T r T    2 MmF G r 若令系数为G，则引力公式可改写为：  活动三 太阳与行星引力的推广 理论推导：地球对苹果的引力与太阳对行星的引力是同一种性质的力, 则同样遵从“平方反比”律 2 1mg R  月—地检验： 苹果放在在月球轨道上受到的引力： 苹果在地球表面上受到的引力： 2 1F ma r    2 2 r R g a  又因为r=60R，所以 F=ma 实际测量：月球绕地球做匀速圆周运动 经天文观察月球绕地球运动的周期 所以： 验证结论：两种计算结果一致，验证了地面上的重力与地球吸引月球的力是相同性质的力， 即“天上”“人间”的引力是相同性质的力. mg F引 月球 苹果 二、万有引力定律 1、内容： 表达式： 1 2 2 m mF G r  引力常量：G=6.67×10-11N·m2/kg2 2．适用条件： 活动四 6.67×10－11 N 10 N 11 111 2 2 2 1 16.67 10 6.67 10 1 m mF G N r       － － (2)证明了万有引力的存在； (3)使万有引力定律有了真正的实用价值. 可用来测算天体的质量M与密度ρ (1)G的物理意义——两质量各为1kg的物体相距1m时万有引力的大小. ⑴普遍性：任何两个物体之间都存在引力，它是自然界基本相互作用之一。 ⑵相互性：物体之间引力是相互的，符合牛顿第三定律。 (3)宏观性：天体之间或天体与物体之间才有意义；在微观世界中，万有引力可以忽略不计。 光源 平面镜 石英丝 刻度尺 1 2 2 ,m mF G r  2 1 2 FrG mm   若测得两个1kg的质点相距1m所受的引力F=？ 11 2 11 2 26.67 10 1 6.67 10 N m / kg 1 1         116.67 10 N 三、地表附近的重力与万有引力——随地自转时 1、一般位置 mgF引 F向 引 2 MmF G R  2F m r向 定则分解为重力mg与F向F引按 mg mg≈ 2 MmG R F向 mg mg 2、两极位置 2 MmF mg G R  向 2 Mmmg G R  3、赤道位置 总结：在地表附近随地球自转，无论 在什么位置 自转所需F向很小， 则近似认为：mg≈ 2 MmG R 活动五 2 Mmmg G r   分析： 2( ) Mmmg G R h    r R h 又 2( ) GMg R h    还可得此处重力加速度为： 解析 F′和F大小相等、方向相反，是作用力和反作用力，太阳对行星的引力提供行星绕太阳 做圆周运动的向心力，故正确答案为B、D. B.F和F′大小相等，是作用力与反作用力 C.F和F′大小相等，是同一个力 D.太阳对行星的引力提供行星绕太阳做圆周运动的向心力 √ √ × × BD 根据牛顿第三定律  2 MmF F r   2 mF r  2 MF F r   2 mF F r     例2 关于万有引力和万有引力定律的理解正确的是 A.不能看做质点的两物体间不存在相互作用的引力 √ 解析 任何两个物体间都存在相互作用的引力，即万有引力，A错； 物体间万有引力与它们间距离r的二次方成反比，故r减小，它们之间引力增大，C对； 引力常量G是由卡文迪许首先精确测出的，D错. × × × C 例3 如图2所示，两球间的距离为r，两球的质量分布均匀，质量大小 分别为m1、m2，半径大小分别为r1、r2，则两球间的万有引力大小为 √ 图2 变式 如图所示，一个质量均匀分布的半径为R的球体对球外质点P的万有 引力为F.如果在球体中央挖去半径为r的一部分球体，且r＝ ，则原球体 剩余部分对质点P的万有引力变为 √ 1 2M m m 34 3 M R   3 3 2 4 4 1 1( ) 3 3 2 8 m r R M        1 2 ?F F F    1 2F F F  求 F1？ 0 2 MmF G l  2 0 2 2 1 8 m mF G F l   割补法巧妙应用 例4 火星半径是地球半径的 ，火星质量大约是地球质量的 ，那么地球 表面上质量为50 kg的宇航员(在地球表面的重力加速度g取10 m/s2) (1)在火星表面上受到的重力是多少？ 答案 222.2 N (2)若宇航员在地球表面能跳1.5 m高，那他在火星表面能跳多高？ 答案 3.375 m 课堂总结： 三、重力与万有引力的关系 一、万有引力定律的推导 二、万有引力定律 1.内容及表达式 2.适用条件 3.万有引力的理解 4.卡文迪许扭秤实验测定引力常量G