人教版 (2019)必修 第二册2 万有引力定律试讲课课件ppt
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7.2 万有引力定律
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目录
CONTENTS
思考:太阳对行星的引力使得行星围绕太阳运动,月球围绕地球运动,是否能说明地球对月球有引力作用?
新课引入
一、科学家的思考
行星的运动是太阳吸引的缘故,并且力的大小与到太阳距离的平方成反比。
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。
一切物体都有合并的趋势,这种趋势导致物体做圆周运动。
胡克
新知讲解
一、科学家的思考
太阳对行星的引力使行星绕太阳做圆周运动。月亮绕地旋转所需要的向心力与太阳行星间的引力是不是都是相同的力呢? 地球对地表物体的重力与太阳行星间的引力是不是都是相同的力呢?……这个问题引起了牛顿的沉思。若你是牛顿,你会怎样解决这个猜想?
新知讲解
二、行星与太阳间的引力
行星绕太阳做匀速圆周运动
1.模型建构
新知讲解
二、行星与太阳间的引力
(1)若已知质量为m的某行星绕太阳做匀速圆周运动,轨道半径为r,线速度为v,求太阳对行星的向心力。
2.推导太阳对行星的引力
(2)天文观测可得到行星的公转周期T,线速度v与公转周期T的关系是怎样的?写出用公转周期T表示的向心力的表达式。
新知讲解
二、行星与太阳间的引力
(3)不同行星的公转周期是不同的,引力跟太阳与行星间的距离关系的表达式中不应出现周期T, 如何消去周期T?
2.推导太阳对行星的引力
新知讲解
二、行星与太阳间的引力
3.结论:
(2)行星对太阳的引力跟太阳的质量成正比,与行星、太阳之间的距离的二次方成反比.
(1)太阳对行星的引力跟行星的质量成正比,与行星、太阳之间的距离的二次方成反比.即
新知讲解
二、行星与太阳间的引力
G为比例系数,与太阳、行星无关。
(3)太阳与行星间引力的大小与太阳的质量、行星的质量成正比,与两者距离的二次方成反比.方向:沿着太阳与行星间的连线
3.结论:
新知讲解
三、月-地检验
思考: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?
为了验证地面上的重力与地球吸引月球、太阳吸引行星的力是同一性质的力,遵守同样的规律,牛顿还做了著名的“月-地”检验。
新知讲解
三、月-地检验
1.月—地检验的目的:检验维持月球绕地球运动的力与使物体下落的力是同一种性质力,都遵从“平方反比”的规律。2.月—地检验的推导假设地球与月球间的作用力与太阳与行星间的作用力是同一种力,
则应该满足:
新知讲解
三、月-地检验
已知自由落体加速度 g 为 9.8 m/s2 ,月球中心距离地球中心的距离为3.8×108 m,月球公转周期为 27.3 d,约 2.36×106 s,根据这些数据,能否验证前面的假设?
求:——
a月
a苹
解:a月=( ——)2r=( ————)2 × 3.8×108 m/s2 ≈2.69×10-3 m/s2
2π
T
2×3.14
2.36×106
这表明,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。
新知讲解
四、万有引力定律
自然界中任何两个物体都是互相吸引的,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的乘积成正比,跟它们的距离的二次方成反比.
1、定律表述
2、公式表达
(1)m1和m2表示两个物体的质量单位用千克(kg);(2)r表示它们的距离单位用米(m)。力的单位用牛(N)(3)G 是比例系数,叫作引力常量,适用于任何两个物体。
新知讲解
四、万有引力定律
自然界中任何两个物体都是互相吸引的,所以说:万有引力具有相互性、普遍性。另外万有引力还具有宏观性。
3、对万有引力的理解
(1)可视为质点的两物体间的引力;
4、适用条件
r 指质点和球心间的距离。
(2)两质量均匀分布的球体间的引力。 r指的是两球心间的距离。
(3)一质量均匀分布的球体和一质点间的引力。
新知讲解
四、万有引力定律
5、引力常量的测定
1789年,即在牛顿发现万有引力定律一百多年以后,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。
引力常量G 的数值目前推荐的引力常量G标准值 :G = 6.672 59 × 10 -11N· m2/kg2,通常取:G=6.67×10-11 N·m2/kg2
新知讲解
万有引力定律
科学家的思考
行星与太阳间的引力
月—地检验
理论分析
事实检验
万有引力定律
课堂小结
例1.牛顿进行了著名的月地检验,验证了使苹果下落的力和使月球绕地球运动的力是同一种性质的力,同样遵从“平方反比”规律。在进行月地检验时,不需要用到的物理量是( )A.月球公转的周期 B.地球的半径C.地表的重力加速度 D.地球自转的周期
D
典例探究
例2.2021年4 月 29 日 11 时 22 分我国空间站“天和”核心舱发射成功。在地球引力作用下,绕地球做匀速圆周运动,已知地球的质量为M,地球的半径为R,“天和”的质量为m,离地面的高度为h,引力常量为G,则地球对“天和”的万有引力大小为( )A. B. C. D.
A
典例探究
例3.对于太阳与行星间的引力表达式 ,下列说法错误的是( )A.M、m彼此受到的引力是一对作用力与反作用力B.M、m彼此受到的引力是一对平衡力,合力等于0,M和m都处于平衡状态C.M、m彼此受到的引力总是大小相等D.公式中的G为比例系数,与太阳、行星均无关
B
典例探究
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课程结束
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