6-3万有引力定律〕演示课件.ppt

思考:为什么行星不会飞离太阳呢？ 原因:太阳和行星之间存在引力! F引 ∝ Mm/r2 写成等式：F引= GMm/r2 万有引力定律 _____________________________________________ Newton’s Law of Universal Gravitation 1“天上的力”和“人间的力”是不是同一种力，遵循相同的规律呢？ 2地球表面的重力是否能延伸到很远的地方，会不会作用到月球上呢？ 3拉住月球使它围绕地球运动的力，与拉着苹果下落的力，以及众行星与太阳之间的作用力是不是真的是一种力，并遵循相同的规律呢??? 行星绕太阳运动、月亮绕地球运动、苹果落地、……这些现象引起了牛顿的沉思。 牛顿大胆的猜想: 这些力是同一种性质的力，并且都遵从与距离平方成反比的关系。 月-地检验 地表重力加速度：g = 9.8 m/s2 地球半径：R = 6400×103m 月亮周期：T = 27.3天≈2.36×106 s 月亮轨道半径：r ≈ 60R=3 .84×108m 求月球绕地球的向心加速度 ？ 分析： 1根据向心加速度公式： a=4π2r/T2 =2.71×10-3m/s2 2根据F引= GMm/r2: 即 地球表面： 对于月球： 结论： 万有引力定律 2表达式： 3 G为引力常量: G = 6.67×10-11 N m2/kg2， 4适用条件：r 是质点与质点之间的距离(或者是均匀球体球心之间的距离)。 对万有引力定律的理解 1.万有引力定律的普遍性:万有引力定律不仅存在于星球间,任何客观 存在的有质量的物体之间都存在着这种相互吸引力 2.万有引力的相互性:两个相互作用的引力是一对作用力与反作 用力,它们大小相等,方向相反,分别作用于两个物体上. 3.万有引力定律的宏观性:在通常情况下,万有引力非常小,只有 在质量巨大的星球间或天体与天体附近的物体间,它的存在才 有实际的意义,故在分析地球表面物体的受力时,不考虑地面物 体对地球的万有引力,只考虑地球对地面物体的引力 4.万有引力定律的特殊性:两个物体间的万有引力只与它们的质 量有关,与它们间的距离有关,而与所在空间的性质无关 重力与万有引力 物体A受到地球的万有引 力F，方向指向地心O。 由于地球的自转，地球 上的物体随之做圆周 运动，所需要的向心 力F1是由万有引力的 分力提供的，F1=mω2r. 它的另一个分力F2就是物体 的重力。只有当物体在两极时重力才等于 万有引力，在地球的其它地方重力均小于 万有引力。 r A F F2 F1 R θ 返回 9.如图，在与一质量为M，半径为R，密度均匀的球体距离为R处有一质量为m的质点，此时M对m的万有引力为F1，当从球M中挖去一个半径为R/2的小球体时，剩余部分对m的万有引力为F2，则F1与F2之比为多少？ R m M 点拨：F1为一个匀质实心球对质点的吸引力，F2是一个 不规则物体对质点m的万有引力，由于挖去部分是一匀质实心球，所以可先计算挖去部分对质点的万有引力F2 ′ ，再根据力的叠加原理用F1减去挖去部分对质点的引力F2 ′，即可得F2， R 三、引力常量的测量——扭秤实验 1、 实验原理：科学方法——放大法 卡文迪许 卡文迪许实验室 引力恒量的测定: ⑴装置介绍:T形架、石英丝、镜尺、M球和m/球 光源 ⑵测量原理介绍:扭秤达到平衡时,引力矩等于石英丝的阻力矩. 石英丝转角可由镜尺测出,由石英丝转角可知扭力矩等于引力矩,从而可测得万有引力,进而可测引力恒量G. ⑶实验意义: ①证实了万有引力定律 ②测定了引力恒量 2、实验结果：G = 6.67×10-11 N m2/kg2 3、G 值的物理含义：两个质量为 1 kg 的物体相距 1 m时，它们之间万有引力为 6.67×10-11 N 4、卡文迪许扭称实验的意义： (1) 证明了万有引力的存在，使万有引力定律进入了真正实用的时代； (2) 开创了微小量测量的先河，使科学放大思想得到了推广。 思考：我们人与人之间也一样存在万有引力，可是为什么我们感受不到呢？ 例题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？ 6.67×10-7 N 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。 那么太阳与地球之间的万有引力又是多大呢？ 已知：太阳的质量为M = 2.0×1030 kg，地球质量为m = 5.98×1024 kg，日、地之间的距离为R = 1.5×1011 m F = GMm/R2 3.5×1022 N 非常大，能够拉断直径为 9000 km 的钢柱。 =3.5×1022(N) 而太阳对质量为 50 kg 的人，引力很小，不