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6.6.3 3 万有引力定律万有引力定律1、了解万有引力定律得出的思路和过程，、了解万有引力定律得出的思路和过程，体会在科学规律发现过程中猜想与求证的重体会在科学规律发现过程中猜想与求证的重要性。要性。2、知道万有引力定律的适用范围，会用万、知道万有引力定律的适用范围，会用万有引力定律解决简单的引力计算问题，了解有引力定律解决简单的引力计算问题，了解引力常量引力常量G的测定在科学史上的重大意义。的测定在科学史上的重大意义。行星为什么能够绕太阳运转而不会飞离太阳？行星为什么能够绕太阳运转而不会飞离太阳？牛顿：牛顿：太阳对行星的引力太阳对行星的引力使得行星绕太阳公转而不能飞离太阳使得行星绕太阳公转而不能飞离太阳2MmFGr2r行太mMF 是什么原因使月球绕地球公转而没有离开地球？是什么原因使月球绕地球公转而没有离开地球？看课本看课本39-40页页“月月-地地检验检验”部分，填写导学案部分，填写导学案“自主学习自主学习”1、2，时间，时间六分钟。六分钟。又是什么力使得地面又是什么力使得地面上的物体不能离开地球，上的物体不能离开地球，总要落回地面呢？总要落回地面呢？一、万有引力的一、万有引力的检验检验-月月-地检验地检验目的：验证目的：验证 地球对地面上苹果的引力地球对地面上苹果的引力 地球对月球的引力地球对月球的引力遵循遵循122m mFGr思路：思路：1、假设猜想成立，理论推导、假设猜想成立，理论推导 2、实际测量、实际测量 若二者结果一致若二者结果一致则假设成立则假设成立反之不成立反之不成立假设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星之间的力遵循同一规律(即即“平方反比平方反比”关系）。（已知月球轨道关系）。（已知月球轨道半径是地球半径的半径是地球半径的60倍倍）（1）将物体）将物体m放在月球轨道上所受引力为：放在月球轨道上所受引力为：1.理论推导：理论推导：21rGMmF （2）将物体）将物体m放在地球表面所受引力为：放在地球表面所受引力为：22RGMmF（3）两者比值：）两者比值：360012221rRFF在牛顿的时代，已能比较精确测定：在牛顿的时代，已能比较精确测定：月球与地球的距离月球与地球的距离 3.83.810108 8m m 月球公转周期月球公转周期 T=27.3T=27.3天天地球的自由落体加速度地球的自由落体加速度 g=9.8m/sg=9.8m/s2 2 求求月球公转的向心加速度：月球公转的向心加速度：22822232443.14ar3.8 10 m/sT(27.3243600)2.7 10m/s实际测量计算与假设的理论推导结果一致实际测量计算与假设的理论推导结果一致rTa224月即：月球公转轨道半径即：月球公转轨道半径 r=3.8108m2.实际测量实际测量360018.9107.2223smsmga月验证结论验证结论地球对地面上物体的引力地球对地面上物体的引力地球对月球的引力地球对月球的引力太阳对行星的引力太阳对行星的引力122m mFGr是同一种性质力，是同一种性质力，都遵循都遵循大胆设想：大胆设想：宇宙中的一切物体间都有引力宇宙中的一切物体间都有引力:122mmFr 看课本第看课本第40页的页的“万有引力定律万有引力定律”和和“引力常量引力常量”两个两个知识点，填写导学案知识点，填写导学案“自主学习自主学习”3、4部分，时间六分钟。部分，时间六分钟。1.1.内容：内容：自然界中任何两个物体都相互吸引，引力的方向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，引力的大小在它们的连线上，引力的大小F F与物体的质量与物体的质量m m1 1和和m m2 2的乘积的乘积成正比，与它们的距离成正比，与它们的距离r r的二次方成反比的二次方成反比.122m mFGr2.公式：公式：m m1 1,m,m2 2-两物体的质量两物体的质量 r-r-两物体间的距离两物体间的距离 G-G-比例系数，叫比例系数，叫引力常量引力常量，适用于任何物体，适用于任何物体，G G的国际单位的国际单位 Nm2/kg2122m mFrm1m2FFr212mmFrG 二、万有引力定律二、万有引力定律3.3.公式公式 的适用条件：的适用条件：(1)(1)两个质点间引力大小的计算两个质点间引力大小的计算122m mFGrm1m2FFrr 为两质点间的距离为两质点间的距离(2)质量分布质量分布均匀均匀的两个的两个球体球体，可视为质量集中于球心，可视为质量集中于球心;或均匀质量球体和球外一质点或均匀质量球体和球外一质点r为物体到地心的距离为物体到地心的距离r为两球心间的距离为两球心间的距离 A A公式中公式中G G为引力常量，它是由实验测得的，为引力常量，它是由实验测得的，而不是人为规定的而不是人为规定的 B B当当r r趋近于零时，万有引力趋近于无穷大趋近于零时，万有引力趋近于无穷大 C Cm m1 1与与m m2 2受到的引力总是大小相等的，与受到的引力总是大小相等的，与m m1 1、m m2 2是否相等无关是否相等无关 D Dm m1 1与与m m2 2受到的引力总是大小相等、方向相反受到的引力总是大小相等、方向相反的，是一对平衡力的，是一对平衡力221rmm1.对于万有引力定律的表达式对于万有引力定律的表达式 F=G下面说法中正确的是下面说法中正确的是当堂检测:22121)(rrrmmG2.如图所示，两球的质量均匀分布，大小分别为m1、m2，则两球间的万有引力大小为（）221rmmG2121rmmG22121)(rrmmGA.B.C.D.分析:对于均匀的球体,应是两球心间距D三、万有引力定律的三、万有引力定律的检验检验 引力常量引力常量G的测量实验的测量实验rFrFmm mm 212mmFrG 17981798年，年，英国英国物理学家物理学家卡文迪许卡文迪许巧妙地利用巧妙地利用扭秤装置扭秤装置,第一次在实验室里对两个铅球间的引力大小第一次在实验室里对两个铅球间的引力大小F F做了精确测量做了精确测量和计算，比较准确地测出了引力常量和计算，比较准确地测出了引力常量G G的数值的数值1122G=6.67 10Nm/kg引力常量通常取引力常量通常取太阳与行星间的引力太阳与行星间的引力:2MmFGr万有引力的猜想：万有引力的猜想：万有引力的检验：万有引力的检验：推广：推广：万有引力定律的检验：万有引力定律的检验：下一课：万有引力理论的成就下一课：万有引力理论的成就万有引力定律的得出万有引力定律的得出:122m mFGr“天上天上”的力与的力与“人间人间”的力是同一种力的力是同一种力月月-地检验地检验宇宙中一切物体间都有引力宇宙中一切物体间都有引力引力常量引力常量G的测量实验的测量实验
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