人教版物理必修2-6.3万有引力定律.ppt

思考 如果你是牛顿， 你会想到什么？ 牛顿用什么方法 　得出万有引力定律？ 如下图所示，在半径R＝20cm、质量M＝168kg的均匀铜球中，挖去一球形空穴，空穴的半径为要，并且跟铜球相切，在铜球外有一质量m＝1kg、体积可忽略不计的小球，这个小球位于连接铜球球心跟空穴中心的直线上，并且在空穴一边，两球心相距是d＝2m，试求它们之间的相互吸引力． 例题分析 F1＝F－F2＝2.41×10－9N 2 、 火星的半径是地球半径的一半, 火星的质量约为地球质量的九分之一；那么地球表面50kg的物体受到地球的引力约是火星表面同质量的物体受到火星吸引力的多少倍？ 解：已知 M地=9M火,R地=2R火。物体m分别在地球和火星 上，由万有引力定律 F地=GmM地/R地 F火=GmM火/R火 ∴F地/F火=（M地/M火）×（R火/R地） =（9/1） ×（1/2）2 =9/4 2 2 第六章 万有引力与航天 知识回顾 太阳与行星间的引力 古人观点 牛顿思考 理论演算 总结规律 建模 理想化 类比 推导 月亮绕地球运行 苹果落地 地球对月球的力， 地球对地面上物体的力， 太阳对行星的力， 是不是同一种力呢？ 牛顿的思考： 万有引力定律的发现过程 　苹果与月亮受到的力可能是同一种力! 可能是地球表面的重力延伸到月亮。 而且都是类似太阳与行星间的引力，它们都应遵从“与距离的二次方成反比”的关系。 牛顿的猜想： 牛顿的智慧： 牛顿的这一猜想非常大胆，将天上和人间连接在了一起！ 证明：苹果、月亮受力 　　满足“平方反比”的关系 2 r Mm G F = 2 r M G a = F ma = 牛顿第二定律： 当时已知的一些量： 地表重力加速度：g = 9.8m/s2 地球半径： R = 6400×103m 月亮周期： T = 27.3天≈2.36×106s 月亮轨道半径： r ≈ 60R ？ 计算验证： 计算结果： 2 r M G a = 　地球对月球的力， 　地球对地面上物体的力， 　太阳对行星的力， 是同一种力,且都遵从“与距离的二次方成反比”的关系 结论 既然太阳行星间、地球月球间、地球物体间有引力，那么任何两个有质量的物体间是否也都有这样的引力呢？ 牛顿的思考： 牛顿的这一大胆的推广，充分体现了牛顿非凡的智慧！ 牛顿的智慧： 1、内容：自然界中任何两个物体都相互吸引，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。(1687年) 2、公式： 引力常量：G=? 3、条件： 两个质点或两个均质球体 之间的相互作用 r为两质点（球心）间的距离。 (1)万有引力定律的发现, 是17世纪自然科学最伟大的成果之一. 把地面上物体运动的规律和天体的运动规律统一了起来。 (2)万有引力定律的发现, 对以后物理学的发展和天文学的发展具有深远的影响, 它第一次揭示了自然界中一种基本相互作用的规律。 (3)万有引力定律的发现, 解放了人们的思想，对科学文化的发展起到了积极的推动作用。 4、意义： 万有引力定律的验证 　哈雷彗星回归预测 哈雷彗星 1682 年8 月出现 1758 年12 月25 日晚回归 哈雷 引力常量的测量—卡文迪许扭称实验(1789年) 卡文迪许 卡文迪许实验室 【思考】对于一个十分微小的物理量 该采用什么方法测量？ —放大法 引力常量的测量—卡文迪许扭称实验(1789年) 1、实验原理：力矩平衡，即引力矩=扭转力矩 2、科学方法：放大法 3、测定引力常量的意义 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 4、引力常量：G=6.67×10－11 N·m2/kg2 两次放大及等效的思想 ： (1)扭秤装置把微小力转变成力矩来反映 (2)扭转角度(微小形变)通过光标的移动来反映 A、证明了万有引力的存在 B、开创了测量弱力的新时代 C、使得万有引力定律有了真正的实用价值 (卡文迪许被称为能称出地球质量的人) 一粒芝麻重的几千分之一!!! 为什么我们感觉不到周围物体的引力呢？ 粗略计算: 两个质量为50kg，相距0.5m的物体之间的引力？ 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=6.0×1024kg，日地之间的距离为R=1.5×1011m