万有引力定律课件[1].ppt

万有引力定律 关于行星运动的各种动力学解释 17世纪前： 行星理所应当的做这种完美的圆周运动 一切物体都有合并的趋势，这种趋势导致物体做圆周运动。 受到了来自太阳的类似与磁力的作用。 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。 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。 伽利略 开普勒 笛卡尔 胡克、哈雷 苹果落地、高处物体落地、月亮绕地旋转……这些现象引起了牛顿的沉思。 一、万有引力定律的发现 牛顿的思考： （１）“天上的力”和“人间的力”是同一种力吗？ （２）地球表面的重力是否能延伸到月球轨道？ 牛顿的猜想： 苹果与月球受到的引力可能是同一种力! 万有引力定律的推导 行星运动的椭圆轨道很接近于圆形轨道，为了使问题简化，我们把行星的运动当作匀速圆周运动。 据开普勒三定律, 是个常量 得出结论: 再根据牛顿第三定律，行星吸引太阳的力跟太阳吸引行星的力大小相等、性质相同，故引力也应当和太阳的质量M成正比。因此： 写成等式： 2 ′ r M F μ 二、万有引力定律 1、内容： 自然界中任何两个物体都是相互吸引的，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。 3、G为引力常量 2、表达式： G称为引力常量，是一个与物质种类无关的普适常量 （2）标准值：G=6.67210x10-11N.m2/kg2 单位： 质量m----kg，距离r ----m， 力F ----N； 适用范围 质点 质点间的距离 匀质球体 球心间的距离 当两物体间距离远远大于物体的尺寸时，物体可看作质点 r 万有引力定律：普遍存在于宇宙间的不同物体 万有引力定律公式：适用于计算两个质点或两个质量分布均匀球体之间的相互作用力 常量G----N.㎡/㎏ 2 ◆ 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？ 假设质量均为60千克的两位同学，相距1米，他们之间的相互作用的万有引力多大？ F=Gm1m2/r2 =6.67×10-11×60×60/12 =2.4×10-7(N) 2.4×10-7N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=2.0×1030kg，地球质量为m=5.8×1025kg，日地之间的距离为R=1.5×1011km F=GMm/R2 =6.67×10-11×2.0×1030×6.0×1024/(1.5×1011)2 =3.5×1022(N) 3.5×1022N非常大，能够拉断直径为90km的钢柱。 而太阳对质量为50kg的人，引力很小，不到0.3N。当然我们感受不到太阳的引力。 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 （２）实验数据 G值为6.6745×10-11 Nm2/kg2 （３）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推广.