万有引力定律(刘).ppt

6 3万有引力定律 为什么行星不会飞离太阳呢 为什么月亮也不会飞离地球呢 为什么苹果会落地呢 行星绕太阳运动 月亮绕地球运动 苹果落地 这些现象引起了牛顿的沉思 一 牛顿是怎样发现万有引力定律的 1 牛顿的思考 1 天上的力 和 人间的力 是不是同一种力 遵循相同的规律呢 2 地球表面的重力是否能延伸到很远的地方 会不会作用到月球上呢 2 牛顿的猜想 苹果与月球受到的引力可能是同一种力 这种力可能都遵从与距离平方成反比的关系 根据下列数据 当时可以测量 如何证明月亮受力满足 平方反比 的关系 计算验证 计算结果 3 牛顿是怎样进行 月 地检验 的 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 3 84 108m 数据表明 地面物体所受地球的引力 月球所受地球的引力 以及太阳与行星间的引力 真的遵从相同的规律 我们的思想还可以更解放 是否任意两个物体之间都有这样的力呢 二 万有引力定律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 3 G为引力常量 G 6 67 10 11Nm2 kg2 由卡文迪许用扭秤测出的 2 表达式 4 适用条件 r是质点与质点之间的距离 或者是均匀球体球心之间的距离 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 例题1 对于万有引力定律的表达式下面说法中正确的是 AC 例题2 如图所示 r虽然大于两球的半径 但两球的半径不能忽略 而球的质量分布均匀 大小分别为m1与m2 则两球间万有引力的大小为 D 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 例题3 估算两个质量50kg的同学相距0 5m时之间的万有引力约有多大 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 实验结果 G 6 67 10 11Nm2 kg2 3 G值的物理含义 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 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了推广 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 98 1024kg 日 地之间的距离为R 1 5 1011m F GMm R2 3 5 1022N非常大 能够拉断直径为9000km的钢柱 3 5 1022 N 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 1 已知地球质量大约是6 1024kg 地球半径为6370km 地球表面的重力加速度9 8m s2 求 1 地球表面一质量为10kg物体受到的万有引力 2 地球表面一质量为10kg物体受到的重力 3 比较万有引力和重力 2 两颗行星都绕太阳做匀速圆周运动 它们的质量之比m1 m2 p 轨道半径之比r1 r2 q 则它们的公转周期之比T1 T2 它们受到太阳的引力之比F1 F2 p q2