高中物理 6.3 万有引力定律课件 新人教版必修2.ppt

万有引力定律 教学目标 知识与技能体会物理研究中猜想与验证的魅力 能够踏着牛顿的足迹了解月地检验 进一步大胆地推导得出万有引力定律 了解引力常量的测量及意义 过程与方法通过月地检验感觉逻辑推理的严谨 感受牛顿在推导出万有引力定律过程中的魄力 体会物理学中将微波形变放大的思想 情感态度与价值观让学生体验感受物理研究过程中的严谨与魅力 激发学生研究物理的兴趣 感受科学知识在生产生活中的巨大作用力 教学重点万有引力推导的过程 万有引力公式的体会及应用 引力常量的有关知识 教学难点万有引力推导的过程 万有引力公式的体会及应用 预习检查 1 古代人们认为天体做圆周运动的动力学原因是什么 2 伽利略认为的原因是什么 3 开普勒认为的原因是什么 4 笛卡尔的观点又是什么 5 牛顿时代的人又持什么观点 天体做的是完美而又神圣的圆周运动 无需什么动因 一切物体都有合并的趋势 正是这种趋势导致了天体做圆周运动 行星绕太阳运动 一定是受到了来自太阳的类似于磁力的作用 在行星的周围存在一种旋转的物质 以太 作用在行星上 行星受到了太阳对它的引力作用 并且他们在圆形轨道的前提下证明 这个引力的大小跟行星到太阳的距离的二次方成反比 深入探究 从开普勒第一定律可知 行星运动时的轨迹并不是圆形的 而是椭圆轨道 那么在椭圆轨道下这个引力大小是否还和距离的二次方成反比呢 牛顿在前人的基础上 凭借他超人的数学能力证明了 如果太阳和行星的引力与距离的二次方成反比 则行星的轨迹是椭圆 一 万有引力定律的得出 如果认为行星绕太阳作匀速圆周运动 那么 行星受到的太阳的引力来充当向心力 其中m为行星质量 R为行星轨道半径 即太阳与行星的距离 也就是说 太阳对行星的引力正比于行星的质量而反比于太阳与行星的距离的平方 而此时牛顿已经得到他的第三定律 即作用力等于反作用力 用在这里 就是行星对太阳也有引力 同时 太阳也不是一个特殊物体 它和行星之间的引力也应和自己的质量M成正比 即 综合上述结论可知 太阳与行星之间的引力 与它们质量的乘积成正比 与它们距离的平方成反比 这就是牛顿的万有引力定律 写成公式为 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 2 如果用m1 m2表示两物体的质量 用r表示两物体间的距离 那么万有定律可以表示为 二 万有引力定律 3 引力常量G适用于任何两个物体 它在数值上等于两个质量都是1 的物体相距1m时相互作用力的大小 其标准值为 G 6 67259 10 11N m2 2 通常情况下取G 6 67 10 11N m2 2 4 对于距离的确定大致可以分为两种 若可以看作质点 则为两质点间距 对于均匀的球体 应是两球心间距 5 万有引力定律的发现有着重要的物理意义 它对物理学 天文学的发展具有深远的影响 它把地面上物体运动的规律和天体运动的规律统一起来 对科学文化发展起了积极的推动作用 解放了人们的思想 给人们探索自然的奥秘建立了极大信心 人们有能力理解天地间的各种事物 深入探究 1 万有引力定律是否只存在于行星和太阳之间 2 万有引力定律是否适用与行星与卫星及地面上的物体之间呢 3 万有引力和重力之间有何关系 不仅存在于太阳和行星之间 同时它存在于世间万物之间 对于行星与卫星之间 地面上的物体之间同样存在着相互作用的万有引力 万有引力对相对于地面静止的物体产生两个作用效果 一是重力 一是随地球自转的向心力 所以重力是万有引力的一个分力 月 地实验介绍 牛顿根据月球的周期和轨道半径 计算出了月球绕地球做圆周运动的向心加速度为 一个物体在地球表面的加速度为 若把这个物体移到月球轨道的高度 其加速度也应是月球的向心加速度之值 根据开普勒第三定律可以导出 而 则 因为月心到地心的距离是地球半径的60倍 即 两个结果非常接近 这一发现为牛顿发现万有引力定律提供了有利的论据 即地球对地面物体的引力与天体间的引力本质是同一种力 遵循同一规律 A 公式中G为引力常量 它是由实验测得的 而不是人为规定的B 当r趋近于零时 万有引力趋近于无穷大C m1与m2受到的引力总是大小相等的 与m1 m2是否相等无关D m1与m2受到的引力总是大小相等 方向相反的 是一对平衡力 知识反馈 相信自己一定行 认真思考喔 2 两个物体的质量分别是m1和m2 当它们相距为r时 它们之间的引力是F 1 若把m1改为2m1 其他条件不变 则引力为 F 2 若把m1改为2m1 m2改为3m2 r不变 则引力为F 3 若把r改为2r 其他条件不变 则引力为 F 4 若把ml改为3m1 m2改为m2 2 r改为r 2 则引力为 F 2 6 1 4 6 分析 对于均匀的球体 应是两球心间距 D 4 地球质量大约是月球质量的81倍 在登月飞船通过月 地之间的某一位置时 月球和地球对它的引力大小相等 该位置到月球中心和地球中心的距离之比为 A 1 27B 1 9C 1 3D 9 1 解析 本题的变化点侧重理解万有引力大小的决定因素 将地球 月球看成是质量集中于中心的质点 由万有引力公式可得 当m F一定时 则 答案 B