万有引力定律应用课件

1、万有引力定律应用万有引力定律万有引力定律万有引力定律应用把行星绕太阳运动看作匀速圆周运动近似化万有引力定律应用 如果认为行星绕太阳做匀速圆周运动，如果认为行星绕太阳做匀速圆周运动，那么，太阳对行星的引力那么，太阳对行星的引力F F应为行星所受的应为行星所受的向心力，即：向心力，即：怎么选择公式？rTmrmrvmFn22224万有引力定律应用根据开普勒第三定律：根据开普勒第三定律：r r3 3/T/T2 2是常数是常数k k F F引引=4=42 2mr/Tmr/T2 2= = 4 42 2(r(r3 3/T/T2 2) ) m/rm/r2 2 有：有：F F引引=4=42 2km/rkm/r2

2、 2 所以可以得出结论：所以可以得出结论：太阳对行星的引太阳对行星的引力跟行星的质量成正比，跟行星到太阳的力跟行星的质量成正比，跟行星到太阳的距离的二次方成反比。距离的二次方成反比。 即：即：Fm/r2Fm/r2万有引力定律应用 太阳对行星的引力太阳对行星的引力 （F F引引）跟行跟行星的质量有关，星的质量有关，F F引引与太阳质量有关与太阳质量有关吗？吗？因为：因为：F F引引=4=42 2k km/rm/r2 2K与太阳质量有关那么究竟那么究竟F F引引与太阳质量有什么关系呢？与太阳质量有什么关系呢？万有引力定律应用 牛顿根据牛顿第三定律大胆的猜想：既然太阳对行星牛顿根据牛顿第三定律大胆的

3、猜想：既然太阳对行星的引力与行星的质量成正比，也应该与太阳的质量成正比。的引力与行星的质量成正比，也应该与太阳的质量成正比。F F引引 Mm/rMm/r2 2写成等式：写成等式：F F引引= GMm/r= GMm/r2 2三、太阳与行星间的引力：三、太阳与行星间的引力：写成等式有写成等式有：2rMmGF G是一个常量，对任何行星都是相同的是一个常量，对任何行星都是相同的 至此，牛顿一直是在已有的观测结果和理论引导下进行推测和分析，观测结果仅对“行星绕太阳运动”成立，这还不是万有引力定律。万有引力定律应用行星绕太阳运动遵守这个规律，那行星绕太阳运动遵守这个规律，那么在其他物体之间是否适用这个规么

4、在其他物体之间是否适用这个规律呢？律呢？课本p38 说一说地球对苹果地球对苹果的引力的引力地球对月球地球对月球的引力的引力 ？著名的月地检验著名的月地检验目的目的：验证验证地面上的重力与地地面上的重力与地球球吸引月球是同一性质的力吸引月球是同一性质的力原理原理：如果假设成立，则有如果假设成立，则有 （1 1）在地球表面上的物体所受引力为：在地球表面上的物体所受引力为：1 1、月地检验、月地检验 2地物RGMmF （2 2）在月球轨道上）在月球轨道上的的物体所受引力为：物体所受引力为： 2月地月RGMmF （3 3）两者比值：）两者比值：36001R22月地地物月RFF（已知月球轨道半径是地球半

5、径的（已知月球轨道半径是地球半径的6060倍倍 ）万有引力定律应用（4）依据牛顿第二定律，这两个物体的加速度的比值为检验过程检验过程： 2322821072. 2)3600243 .272(10844. 3)2(smsmRTa月地月231072.23600smga月结论结论：月球绕地球运动的力以及地面物体所受地：月球绕地球运动的力以及地面物体所受地球的引力和太阳与行星之间的力球的引力和太阳与行星之间的力遵循同一规律遵循同一规律。 （1）由实际的）由实际的R和和T求出：已知求出：已知月球与地球的距离月球与地球的距离R384400km、T=27.3天。天。36001地月aag36001月a（2）由

6、理论推导出：）由理论推导出：万有引力定律应用 牛顿在研究了许多物体间遵循规律的引力之牛顿在研究了许多物体间遵循规律的引力之后，进一步把这个规律推广到自然界中任何两个后，进一步把这个规律推广到自然界中任何两个物体之间，于物体之间，于16871687年正式发表了年正式发表了万有引力定律万有引力定律：万有引力定律应用万有引力定律：万有引力定律： 1.内容：内容：自然界中任何两个物体都是相互吸引的，引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力的大小跟这两个物体的质量的乘积质量的乘积成正比，跟它们成正比，跟它们的的距离的二次方距离的二次方成反比。成反比。2.公式公式： 3.G：是引力

7、常数，适用于任何两个物体。：是引力常数，适用于任何两个物体。 其标准值为其标准值为G=6.6725910-11Nm2/kg2 通常情况下取通常情况下取G=6.6710-11Nm2/kg2 4.4.距离距离r r的确定的确定 a.a.相距很远的相距很远的可看作质点的可看作质点的物体，则为两质点间距；物体，则为两质点间距； b.b.均匀的球体，指两球心间距离。均匀的球体，指两球心间距离。221rmmGF 万有引力定律应用5.万有引力定律的适用条件：只适用于质点间的相互作用力只适用于质点间的相互作用力a.两个匀质球体间b.均匀球体与质点间c.一般物体间不可，当r趋近于0时，两物体不可以视为质点万有引

8、力定律应用6.万有引力定律的特性1普遍性普遍性：万有引力是普遍存在于宇宙中的任何有质万有引力是普遍存在于宇宙中的任何有质量的物体（大到天体小到微观粒子）间的相互吸引力，量的物体（大到天体小到微观粒子）间的相互吸引力，它是自然界的物体间的基本相互作用之一它是自然界的物体间的基本相互作用之一2相互性相互性：两个物体相互作用的引力是一对作用力与两个物体相互作用的引力是一对作用力与反作用力，符合牛顿第三定律反作用力，符合牛顿第三定律3宏观性宏观性：通常情况下，万有引力非常小，通常情况下，万有引力非常小，只有在质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量巨大的天体间或天体与物体间它的存在才

9、有宏观的物理意义物理意义在微观世界中，粒子的质量都非常小，粒在微观世界中，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子间的万有引力很不显著，万有引力可以忽略不计4.特殊性特殊性：只与本身质量和它们间的距离有关：只与本身质量和它们间的距离有关万有引力定律应用7.万有引力定律的历史意义：17世纪自然科学最伟大的成果之一，第一次揭示 了自然界中的一种基本相互作用的规律，在人类认识自然的历史上树立了一座里程碑。在文化发展史上的重大意义：使人们建立了有能力理解天地间的各种事物的信心，解放了人们的思想，在科学文化的发展史上起了积极的推动作用。万有引力定律应用思考与讨论 我们人与人之

10、间也一样存在万有引力，可是为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？什么我们感受不到呢？ 假设质量均为假设质量均为6060千克的两位同学，相距千克的两位同学，相距1 1米，米，他们之间的相互作用的万有引力多大？他们之间的相互作用的万有引力多大？F=Gm1m2/r2 =6.6710-116060/12 =2.410-7(N) 2.410-7N是一粒芝麻重的几千分之一，是一粒芝麻重的几千分之一，这么小的力人根本无法察觉到。这么小的力人根本无法察觉到。万有引力定律应用 那么太阳与地球之间的万有引力又是多大呢那么太阳与地球之间的万有引力又是多大呢？已知：太阳的质量为已知：太阳的质量

11、为M=2.01030kg，地球，地球质量为质量为m=5.81025kg，日地之间的距离为，日地之间的距离为R=1.51011kmF=GMm/R2=6.6710-112.010306.01024/(1.51011)2 =3.51022(N)3.51022N非常大，能够拉断直径为非常大，能够拉断直径为9000km的钢柱。的钢柱。 而太阳对质量为而太阳对质量为50kg的人，引力很小，不到的人，引力很小，不到0.3N。当然我们感受不到太阳的引力。当然我们感受不到太阳的引力。五、五、引力常量引力常量的测量的测量1.16861.1686年牛顿发现万有引力定律后，曾经设想过年牛顿发现万有引力定律后，曾经设想

12、过几种测定引力常量的方法，却没有成功几种测定引力常量的方法，却没有成功. .2.2.其间又有科学家进行引力常量的测量也没有成其间又有科学家进行引力常量的测量也没有成功功3.3.直到直到17891789年，英国物理学家卡文迪许巧妙地利年，英国物理学家卡文迪许巧妙地利用了扭秤装置，第一次在实验室里对两个物体间用了扭秤装置，第一次在实验室里对两个物体间的引力大小作了精确的测量和计算，比较准确地的引力大小作了精确的测量和计算，比较准确地测出了引力常量测出了引力常量 G值的测量：卡文迪许扭秤实验值的测量：卡文迪许扭秤实验1.卡文迪许扭称的测量方法卡文迪许扭称的测量方法rFrFmmmm 扭秤实验的物理思想

13、和科学方法：扭秤实验的物理思想和科学方法：扭秤装置把微小力扭秤装置把微小力转变成力矩来反映，扭转角度又通过光标的移动来反转变成力矩来反映，扭转角度又通过光标的移动来反映从而确定物体间的万有引力映从而确定物体间的万有引力 rFrFmmmm2.测定引力常量的重要意义测定引力常量的重要意义1证明了万有引力的存在证明了万有引力的存在2“开创了测量弱力的新时代开创了测量弱力的新时代” （英国物理学家（英国物理学家玻印廷语）玻印廷语）3使得万有引力定律有了真正的实用价值，可使得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如根据地球表面的重力加速度可以测定地球的质量的质量万有引力定律应用五、重力与万有引力的关系五、重力与万有引力的关系