高中物理 6.3《万有引力定律》课件6 新人教版必修2

欢迎进入物理课堂 万有引力定律 苹果落地 思考与交流 太阳与行星间的引力使得行星不能飞离太阳 这种引力是否只存在于太阳和行星之间 这种引力是否是太阳和行星所独有的 你认为还有哪些物体间也存在着吸引力 一 初探引力的本质 月亮绕地球运行 一 初探引力的本质 说一说 这些引力中有与太阳和行星间的引力是同一性质 遵循相同规律的力吗 地球对月球的引力与太阳对行星的引力是同一种性质的力吗 地球使地面上物体 如苹果 下落的重力与地球对月球的引力是同一种性质的力吗 你为什么这样认为 说一说支持的理由或反驳的证据 一 初探引力的本质 一 初探引力的本质 太阳对行星的引力 地球对月球的引力 地球使苹果下落的力 猜想与假设 它们是同一性质遵循相同规律的力 二 想像力是科学研究的设计师 伽利略想像 小球从斜面滚到水平面上假如没有摩擦 小球的运动状态会不变 从而纠正了一个沿续一千多年的错误 爱因斯坦想像 假如一个人以光的速度跟着光跑 看到的自然现象会是怎样的 导致狭义相对论的建立 牛顿的想像 二 想像力是科学研究的设计师 爱因斯坦 想像力比知识更重要 因为知识是有限的 而想像力概括着世界上的一切 推动着进步 并是知识进化的源泉 严格地说 想像力是科学研究中的实在因素 爱因斯坦 1879 11955 美国著名的物理学家 科学研究中的实验检验 假定设想成立 进行逻辑推理 可检测的结论 实验鉴定猜想 三 实验是检验真理的最终标准 三 实验是检验真理的最终标准 假定月球的向心力和地面上物体的重力与太阳吸引行星的力是同一种力 都遵循平方反比规律 我们向哪个方向进行逻辑推理才能推得 可检验的结论 呢 联想上节课的问题3 对你有什么启发 你能说一说检验的基本思路吗 问题思考 月球绕地球做圆周运动的向心力就是月地之间的引力 即 又因为地球表面的物体所受重力近似等于地球对它的引力 即 所以 三 实验是检验真理的最终标准 著名的牛顿月 地检验 在牛顿时代已知月球到地心的距离是地面上物体到地心距离 地球半径 的60倍 如果月球受到地球的引力与地面上物体受到的力是同一种力 也就是引力的大小与距离的二次方成反比 那么月球的向心加速度应该是地面上物体重力加速度g的1 602即 牛顿根据月球的周期和轨道半径 计算了月球围绕地球做圆周运动的向心加速度为 a 4 2r T2 2 74 10 3m s2 地球表面的重力加速度g 9 8m s2 计算结果为 两者十分接近 为牛顿的假想提供了有力的事实根据 这就是著名的月 地检验 数据表明 地面物体所受地球的引力 与月球所受地球的引力 真的是同一种力 四 再探引力本质 以上引力的发生是以什么为特征的 引力的公式 对我们有什么启示吗 问题思考 四 再探引力本质 引力是物体本身固有的属性 科学足迹 牛顿 1643 1727 英国著名的物理学家 在牛顿之前的众多物理学家都研究过引力的本质 其中具代表性的笛卡尔学派认为有距离的物体间的作用力 必须通过中间介质 以太 来传递 而牛顿认为物体之间的引力有需要什么介质的帮助 吸引作用是物质本身固有的属性 就像磁力是磁铁的属性一样 牛顿的工作的意义 如果说我看的比别人更远 那是因为我站在巨人的肩膀上 科学足迹 日本著名导演 艺术家黑泽明 牛顿工作的意义 对之后的科学家追求 统一 和谐 的原理有引导性的作用 开创了综合 概括 寻求统一的科学方法 现在追求 统一和谐 已成了科学和艺术的原动力 黑泽明 人心偏爱单纯与秩序 追求统一与和谐 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 r为两质点 球心 间的距离 五 万有引力定律 3 万有引力定律公式中距离的说明 1 当两物体间的距离远大于每个物体的尺寸时 物体可以看成质点 r即为两质点间的距离 2 当两物体是质量均匀分布的球体时 它们间的引力也可直接用公式计算 但式中的r是指两球心间距离 3 当研究物体不能看成质点时 可以把物体分成无数个小部分每个小部分均视为质点 然后用微积分求解 此时r可为两物体质心间的距离 引力常量的测量 卡文迪许扭称实验 1789年 卡文迪许 卡文迪许扭称 六 引力常量的测量 扭秤实验的测量结果 万有引力常量 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 11N 4 引力常量 G 6 67 10 11N 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 卡文迪许在测G值时巧妙在哪里 引力常量的测定有何实际意义 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 F GMm R2 6 67 10 11 2 0 1030 6 0 1024 1 5 1011 2 3 5 1022 N 能拉断直径为9000km的钢柱 太阳对质量为50kg的人 引力很小 不到0 3N我们感受不到太阳的引力 几种引力的比较 1 如果有一天万有引力突然消失 世界将发生什么变化 对你的生活将产生什么影响 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 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全