物理必修2万有引力定律上课课件.ppt

6.3万有引力定律 是什么原因使行星绕太阳运动呢 ？ 伽利略 笛卡尔 胡克 哈雷 牛 顿 下面就让我们踏着牛顿探索的足迹,经历一次发现万有引力定律的过程吧！ 由此猜想：苹果受到的重力和月球受到的引力可能就是同一性质的力。 …… 是否任意两个物体之间都存在相互的吸引力呢？ 牛顿在前人研究的基础上，经过一系列的想象、假设、理想实验、类比、归纳，总结了地球对地面上的物体的引力、太阳对行星的引力、以及行星对卫星的引力，都遵守相同的规律，是同一性质的力。牛顿把这种引力规律做了推广，终于发现了万有引力定律，发表于他1687年出版的《自然哲学的数学原理》中。 R r “月——地”检验示意图 牛顿猜测：太阳与行星间、地球与苹果间、地球与月亮间的力是不是同一种力呢？ 牛顿（1643—1727 ） 英国科学家 于是牛顿就作了非常著名的“月----地”检验. 目的：检验地面上的重力与地球吸引月球是否是同一性质的力？ 牛顿月地检验的基本思路： 假设维持月球绕地球运动的力以及地面物体所受的引力和太阳与行星之间的力遵循同一规律。（已知月球轨道半径r是地球半径R的60倍 ） （1）将物体放在地球表面上所受引力为： 月－地检验 （2）将物体放在月球轨道上所受引力为： （3）两者比值： 物体在月球轨道上运动的加速度a与地球表面的加速度g之比为： （4）当时已经比较精确地测定月球与地球的距离r＝384400km、月球的公转周期为27.3天。我们想一个可行的方法，测出月球轨道上某物体的加速度。 结论：地面物体所受地球的引力、月球绕地球运动所受的引力，与太阳、行星间的引力遵循同一规律。 一、更进一步的推广 万有引力定律 （1）定律表述：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． （2）公式表示： （3）引力常量G 适用于任何两个物体;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. 万有引力定律适用条件 ①万有引力定律只适用质点间引力大小的计算. ②当两物体是质量均匀分布的球体时,式中的r是指两球心间距离. ③若物体不能视为质点,则可把每一个物体视为若干个质点的集合,然后按定律求出各质点间的引力,再矢量合成合力. 应用时注意：1．普遍性:任何物体之间都存在. 2．相互性:符合牛顿第三定律. 3．宏观性:只对宏观物体有意义. 观察获得规律 得到万有引力定律 猜想原因 数学演绎得到规律 进一步猜想 猜想得到检验 更大胆的猜想 我不知道世人怎样看我，但我自己以为我不过像一个在海边玩耍的孩子，不时为发现比寻常更为美丽的一块卵石或一片贝壳而沾沾自喜，至于展现在我面前的浩翰的真理海洋，却全然没有发现。---牛顿 趁热打铁一 1.要使两物体间的万有引力减小到原来的1/4,下列方法不可采用的是 ( ) A.使两物体的质量各减小一半,距离不变 B.使其中一个物体的质量减小到原来的1/4,距离不变 C.使两物体间的距离增为原来的2倍,质量不变 D.使两物体间的距离和质量都减为原来的1/4 D 二、引力常量的测量 1.1686年牛顿发现万有引力定律后，曾经设想过几种测定引力常量的方法，却没有成功. 2.其间又有科学家进行引力常量的测量也没有成功. 3.100多年后，直到1789年，英国物理学家卡文迪许巧妙地利用了扭秤装置，第一次在实验室里对两个物体间的引力大小作了精确的测量和计算，比较准确地测出了引力常量． r F r F m m′ m m′ 扭秤实验的物理思想和科学方法：扭秤装置把微小力转变成力矩来反映，扭转角度又通过光标的移动来反映．从而确定物体间的万有引力。 卡文迪许实验 第一个称量地球的卡文迪许 测定引力常量的重要意义 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．如根据地球表面的重力加速度可以测定地球的质量． 标准值: 常用值: G值的物理含义： 两个质量为1kg的物体相距1m时，它们之间万有引力为6.67×10-11 N 测出G值的意义： 证明万有引力定律的正确；开创了微小量测量的先河，使科学放大思想得到推广； 卡文迪许被称为“第一个称量地球质量的人”！ 一粒芝麻重的几千分之一 假设质量分别是50Kg,间距为0.5m. 试估算同桌的两位同学之间