人教版物理必修二《万有引力定律》课件.ppt

1 3万有引力定律 艾萨克 牛顿 2 3 3万有引力定律 4 5 伍尔索普庄园 以上两种力和使行星绕太阳转动的力是否也是同一种性质的力呢 使苹果下落的力和使月球限制在地球附近的力是否是同一种力呢 自然界中任何两个物体间都遵循相同的规律呢 牛顿的 苹果 思考 课堂探究 6 牛顿的猜想 假设这些力遵从与距离的平方成反比的规律 则证明它们是同一种性质的力 当然这仅仅是猜想 还需要用事实来检验 7 检验目的 检验原理 根据牛顿第二定律 知 一 月 地检验 回扣 行星和太阳间的引力关系 处理方法 地球和月球之间的吸引力是否与地球吸引苹果的力为同一种力 8 地表重力加速度 g 9 8m s2地球半径 R 6400 103m月球周期 T 27 3天 2 36 106s月球轨道半径 r 60R 3 84 108m 求 月球绕地球的向心加速度 即证明 注 月球绕地球转动轨道按圆周处理 9 根据向心加速度公式 有 2 72 10 3m s2 即 验证成功 10 二 万有引力定律 1 定律表述 自然界中任何两个物体都互相吸引 引力的方向在它们的连线上 引力的大小与物体的质量m1和m2的乘积成正比 与它们之间的距离r的二次方成反比 11 2 m1和m2表示两个物体的质量 r表示它们的距离 2 定律及表达式说明 3 G为引力常量 G的单位 N m2 kg2 1 该定律描述了万有引力的适用条件和矢量性 12 3 万有引力定律表达式的适用范围 1 万有引力存在于一切物体之间 但上述公式只能计算两质点间的引力 即两物体的形状和大小对它们之间的距离而言 影响很小 可以忽略不计 2 两质量分布均匀的球体之间的引力 也可用上述公式计算 且r为两球心间距离 13 4 万有引力的特点 普遍性 任何两个物体之间都存在引力 它是自然界的物体间的基本相互作用之一 相互性 两个物体之间相互作用的引力是一对作用力与反作用力 符合牛顿第三定律 3 宏观性 通常情况下万有引力非常小 只有在质量巨大的天体间或天体与物体间它的存在才有宏观的物理意义 在微观世界中 粒子的质量都非常小 粒子间的万有引力很不显著 万有引力可以忽略不计 G F向 F万 G F万 G F向 R F万 5 万有引力与重力 15 1 万有引力的一个分力提供物体随地球自转的向心力 一个分力为重力 4 重力随纬度的增大而增大 5 由于随地球自转的向心力很小 所以若不考虑地球自转 则万有引力等于重力 2 在南北极 3 在赤道 5 万有引力与重力 16 三 引力常量的测定 17 卡文迪许扭秤的测量方法 1 两个的铅球间的万有引力很小 它是如何测量的 2 力很小读数如何解决 18 将不易观察的微小变化量 转化为容易观察的显著变化量 再根据显著变化量与微小变化量的关系 算出微小变化量 放大的思想方法 19 测定引力常量的重要意义 1 进一步证明了万有引力的存在 2 开创了测量弱力的新时代 英国物理学家坡印廷语 3 使万有引力定律有了真正的实用价值 可测定远离地球的一些天体的质量 平均密度等 如 根据地球表面的重力加速度可以测定地球的质量 卡文迪许被称为第一个测量地球质量的人 20 例1 离地面某一高度h处的重力加速度是地球表面重力加速度的二分之一 则高度h是地球半径的多少倍 课堂典例 21 解析 地球表面上物体所受重力约等于地球对物体的引力 则有 离地面高度为h处 由题意知 解得 即h是地球半径的倍 22 例2 如图所示 在一个半径为R 质量为M的均匀球体中 紧贴球的边缘挖去一个半径为R 2的球形空穴后 对位于球心和空穴中心连线上 与球心相距d的质点m的引力是多大 23 解析 完整的均质球体对球外质点m的引力 这个引力可以看成是 m挖去球穴后的剩余部分对质点的引力F1与半径为R 2的小球对质点的引力F2之和 即F F1 F2 因半径为R 2的小球质量M 为 所以挖去球穴后的剩余部分对球外质点m的引力 24 1 对于万有引力定律的表述式 下列说法中正确的是 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 万有引力趋于无穷大 C m1与m2受到的引力大小总是相等的 方向相反 是一对平衡力 D m1与m2受到的引力大小总是相等的 而与m1 m2是否相等无关 AD 25 2 地球的半径为R 地球表面处物体所受的重力为mg 近似等于物体所受的万有引力 关于物体在下列位置所受万有引力大小的说法中 正确的是 A 离地面高度R处为4mgB 离地面高度R处为C 离地面高度2R处为D 离地面高度处为4mg B 26 3 要使两物体间的万有引力减小到原来的1 4 下列办法可采用的是 A 使两个物体质量各减小一半 距离不变B 使其中一个物体的质量减小到原来的1 4 距离不变C 使两物体的距离增为原来的2倍 质量不变D 两物体的距离和两物体质量都减小为原来的1 4 ABC 27 4 2012 新课标全国卷 假设地球是一半径为R 质量分布均匀的球体 一矿井深度为d 已知质量分布均匀的球壳对壳内物体的引力为零 矿井底部和地面处的重力加速度大小之比为 A 1 B 1 C 2D 2 d R R d R d R R d R A 28 1 月 地检验 2 万有引力定律表述及表达式 3 引力常量的测定 29 诗人亚历山大 波普 AlexanderPope 为牛顿写