高中人教版 (2019)2 万有引力定律优质课ppt课件

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思考：是什么力支配着行星绕着太阳做如此和谐而有规律的运动呢？
第一部分：来自科学家的思考
一切物体都有合并的趋势，这种趋势导致物体做圆周运动。
受到了来自太阳的类似于磁力的作用。
在行星的周围有旋转的物质(以太）作用在行星上，使得行星绕太阳运动。
行星受到了太阳对它的引力，证明了如果行星的轨道是圆形的，其所受的引力大小跟行星到太阳的距离的二次方成反比，但没法证明在椭圆轨道规律也成立。
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。行星做匀速圆周运动需要指向圆心的力，这个力应该就是太阳对它的引力。
能不能求出这个引力的大小和方向呢？
第二部分：行星与太阳的引力
行星绕太阳的运动可以看做匀速圆周运动，行星做匀速圆周运动时，受到一个指向圆心（太阳）的引力，正是这个力提供了匀速圆周运动所需的向心力，由此可推知太阳与行星间引力的方向沿着二者的连线。
一、行星所受向心力的方向
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
天文观测难以直接得到行星的速度 v，但可以得到行星的公转周期 T
二、行星所受向心力的大小
即太阳对不同行星的引力，与行星的质量m成正比，与r2成反比。
G为比例系数，与太阳、行星无关。
方向：沿着太阳与行星间的连线
地球对月球的引力，与地球对树上苹果的吸引力是同一种性质的力吗？
地球对月球的引力、地球对地面上物体的引力若为同一种力，其大小的表达式应满足：
结论：地面物体受地球的引力、月球所受地球的引力，与太阳、行星间的引力，遵循相同的规律。
第四部分：万有引力定律
（1）两质点间（两物体间距远大于物体的线度） （2）两均质球体间（r 为两球球心间的距离）
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。
1.普遍性：它存在于宇宙中任何客观存在的两个物体之间。2.相互性：任何两物体间的相互引力，都是一对作用力和反作用力，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天体附近的物体间，它的作用才有实际的物理意义。4.独立性：万有引力的大小只与它们的质量和距离有关，与其他的因素均无关。不管它们之间是否还有其他作用力。
揭示了地面上物体运动的规律和天体上物体的运动遵从同一规律，让人们认识到天体上物体的运动规律也是可以认识的,解放了人们的思想,给人们探索自然的奥秘建立了极大信心, 对后来的物理学、天文学的发展具有深远的影响。
1686年牛顿发现万有引力定律后，却无法算出两个天体间的引力大小。
二、扭称装置的巧妙之处
1.扭秤装置把微小力通过杠杆旋转明显反映出来（一次放大）；2.扭转角度（微小形变）通过光标的移动来反映（二次放大），从而确定物体间的万有引力。
3.标准值：G＝6.67259×10－11N·m2/kg2， 通常取G＝6.67×10－11N·m2/kg2 。
三、测定引力常量的意义
1．证明了万有引力的存在；2．“开创了测量弱力的新时代” （英国物理学家玻印廷语）；
3．使得万有引力定律有了真正的实用价值，可测定远离地球的一些天体的质量、平均密度等。
关于引力常量，下列说法正确的是（　　）A．在国际单位制中，引力常量在数值上等于两个质量是1kg的质点相距1m时万有引力的大小B．在不同的单位制中，引力常量的数值是相同的C．计算不同物体间相互作用的万有引力时，引力常量的值是不同的D．著名的“月—地检验”是在已知引力常量的数值后才进行的
【练习1】关于引力常量，下列说法正确的是（　　）A．在国际单位制中，引力常量在数值上等于两个质量是1kg的质点相距1m时万有引力的大小B．在不同的单位制中，引力常量的数值是相同的C．计算不同物体间相互作用的万有引力时，引力常量的值是不同的D．著名的“月—地检验”是在已知引力常量的数值后才进行的
【练习2】对于质量为m1和质量为m2的两个物体间的万有引力的表达式F＝G ，下列说法正确的是（　　）A．公式中的G是引力常量，它是由实验得出的，而不是人为规定的B．当两个物体间的距离r趋于零时，万有引力趋于无穷大C．m1和m2所受引力大小与其质量有关D．两个物体间的引力总是大小相等、方向相反，是一对平衡力
【练习3】如图所示，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（　）A． B．C． D．
【练习4】已知质量分布均匀的球壳对壳内物体的引力为零。若地球是半径为R、质量分布均匀的球体，假设一人掉进一个完全穿过地球中心的洞中，B点为地球中心。不考虑摩擦和旋转效应，则下列说法正确的是（  ）A．小球在A点速度最大 B．小球在B点速度最大C．小球在C点速度最大 D．小球在D点速度最大
【练习5】氢原子是由一个质子和一个电子组成的，质子的质量是 ，电子的质量是 。在氢原子中，电子和质子相距约 ，两者间的万有引力有多大？
【练习6】根据天文观测，在距离地球430ly处有两颗恒星，它们的质量分别为 和 ，半径分别为 和 ，它们之间的距离为 。能否用万有引力定律直接计算它们之间的万有引力大小？（ly为长度单位光年的符号，即光在一年内传播的距离， ）
【详解】两恒星的半径比它们之间的距离小的多，两恒星可以视为质点，可以用万有引力定律直接计算它们之间的万有引力大小
【解析】两恒星的半径比它们之间的距离小的多，两恒星可以视为质点，可以用万有引力定律直接计算它们之间的万有引力大小