高中物理沪科版（2020）必修第二册第六章 万有引力定律第二节 万有引力定律图片课件ppt

这是一份高中物理沪科版（2020）必修第二册第六章 万有引力定律第二节 万有引力定律图片课件ppt，共23页。PPT课件主要包含了知识回顾，讨论交流，太阳对行星的引力，建立模型，由开普勒第三定律可知，即太阳对行星的引力，由牛顿第三运动定律知，行星对太阳的引力，行星与太阳间的引力，牛顿的猜想等内容，欢迎下载使用。
开普勒第一定律——轨道定律：所有行星都分别在大小不同的椭圆轨道上围绕太阳运动，太阳是在这些椭圆的一个焦点上;
开普勒第二定律——面积定律：对每个行星来说，太阳和行星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：所有行星的椭圆轨道的半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等。
一、行星与太阳间的引力
行星为什么绕太阳如此和谐而又有规律地做椭圆运动？
历史上科学家们的探索之路充满艰辛。
牛顿在前人对惯性研究的基础上，开始思考“物体怎样才会不沿直线运动”，他的回答是：以任何方式改变速度，都需要力。使行星沿圆或椭圆运动，需要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。
我们跟从牛顿发现万有引力定律的过程来研究行星与太阳间的引力。
思考：行星的实际运动是椭圆运动，但我们还不了解椭圆运动的规律，那应该怎么办？能把它简化成什么运动呢？
既然把行星绕太阳的运动简化为圆周运动。那么行星绕太阳运动可看成匀速圆周运动还是变速圆周运动？
行星绕太阳做匀速圆周运动需要向心力，那什么力来提供向心力？ 这个力的方向、大小又如何？
方向：太阳与行星间引力沿着二者的连线。
大小：太阳对行星的吸引力，提供向心力。
设行星的质量为 m，速度为 v，行星与太阳间的距离为 r，则行星绕太阳做匀速圆周运动的向心力为：
于是向心力的表达式可变为:
G与太阳、行星都没有关系。太阳与行星间引力的方向沿着二者的连线。
牛顿又想，地球绕太阳运动，月球绕地球运动，它们之间的作用力是同一种性质的力吗？这种力与地球对树上苹果的吸引力也是同一种性质的力吗？
它们是同一种力，即天上人间都一样
理论分析:对月球绕地球做匀速圆周运动，
依牛顿第二定律 F=ma 得：
同理：苹果自由落体加速度：
天文观测:已知自由落体加速度g＝9.8 m/s2，地球半径为R=6.37×106m，月地中心间距r月地≈60R≈3.8×108m，月球公转周期T月＝27.3天=2.36×106 s，可求得月球绕地球做匀速圆周运动的加速度
结论：月地检验表明，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！
我们的思想还可以更解放。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、与它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？很可能有，只是由于身边物体的质量比天体的质量小得多，不易觉察罢了。于是我们大胆地把以上结论推广到宇宙中的一切物体之间：
科学论证需要证据支持。开普勒根据第谷的观测数据提出了行星运动定律，行星运动定律又为万有引力定律提供了支持，月一地检验进一步验证了万有引力定律。
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，即：
它于1687年发表在牛顿的传世之作《自然哲学的数学原理》中。
万有引力定律明确地向人们宣告，天上和地上的物体都遵循完全相同的科学法则则，它向人们揭示，复杂运动的后面可能隐藏着简洁的科学规律，正是这种对简洁性的追求，启迪科学家不断探索物理理论的统一。
注意：r越大万有引力越小，而r 0，万有引力并不是无穷大，这时物体已不可看作质点，物体放在地球中心，万有引力为零。
①质点和可看成质点的物体。m为物体质量，r为物体间距离,对于两个质点，r指两个质点之间的距离，对于两个匀质球体，r指两球心之间的距离；G为引力常数，单位:N·m2/kg2
②质量分布均匀的球体外部（天体之间）
(3)宏观性：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，万有引力可以忽略不计。地球表面物体受力时，也不考虑万有引力。
(1)普遍性：任何两个物体之间都存在引力（大到天体小到微观粒子），万有引力是自然界中物体间的基本相互作用之一。
(2)相互性：万有引力具有相互性，符合牛顿第三定律。
(4)特殊性：与所在空间的性质无关，与周围是否存在其他物体无关。
牛顿得出了万有引力与物体质量及它们之间距离的关系，只能进行定性分析，不能进行定量计算，因为他不知道引力常量G的值。
一百多年以后（1789年），英国物理学家卡文迪许在实验室里通过 测量几个铅球之间的万有引力，比较准确地得出了 G 的数值。目前推荐的标准值 G ＝ 6.672 59×10-11 N·m2 /kg2 ，通常取G＝6.67× 10-11N·m2 /kg2。
开创了测量弱力的新时代,使放大思想得到推广。
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。
人们又测量了多种物体间的引力，所得结果均相同，引力常量的普适性成了万有引力定律正确性的有力证据。
用实验验证了万有引力的正确性。
使万有引力定律公式有了真正的实用价值。
万有引力提供向心力和物体压紧地球的力(重力)，重力是万有引力的一个分力，向心力是万有引力的一个分力。
在赤道，三力同向F=F向+mg，在两极，F向=0，F=mg
故赤道上重力最小，在两极的重力最大
因地球自转角速度很小，需要的向心力可以忽略
故，离地越高,重力越小
1.估算两个质量 50 kg 的同学相距 0.5 m 时之间的万有引力约有多大？
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。
2.太阳的质量为M = 2.0×1030 kg，地球质量为m = 6.0×1024 kg，日、地之间的距离为ｒ= 1.5×1011 m，那么太阳与地球之间的万有引力有多大？
3.5×1022 N 非常大，能够拉断直径为 9000 m 的钢柱．
引力在天体与天体间,天体与物体间才比较显著,在通常物体间的引力可忽略不计.
3.如图所示，r 虽然大于两球的半径，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 ( )
4.地球质量大约是月球质量的81倍，在登月飞船通过月、地之间的某一位置时，月球和地球对它的引力大小相等，该位置到月球中心和地球中心的距离之比为 ( ) A．1 ：27 B．1 ：9 C．1 ：3 D．9 ：1