万有引力定律 课件 高中物理新人教版必修第二册（2022-2023学年）

1、高中物理 新人教版必修第二册 第7章 万有引力与宇宙航行7.1 行星的运动6.4 生活中的圆周运动第6章 圆周运动（1）行星绕太阳运动的轨道十分接近圆，太阳处在圆心；一、行星与太阳的引力（2）行星做匀速圆周运动；（3）所有行星轨道半径 r 的三次方与它公转周期 T 的二次方的比值都相等，即： 。 行星绕太阳做匀速圆周运动需要的向心力由什么力来提供呢？ 这个力的大小和方向分别是？太阳行星 ma行星 mr行星绕太阳做匀速圆周运动1. 简化模型一、行星与太阳的引力若行星质量为m，轨道半径为r，线速度为v，则行星所需要的向心力为：天文观测可得到行星的公转周期为T ，由开普勒第三定律，可得：vM（2）行

2、星对太阳的引力跟太阳的质量成正比，与行星、太阳之间的距离的二次方成反比。（1）太阳对行星的引力跟行星的质量成正比，与行星、太阳之间的距离的二次方成反比。一、行星与太阳的引力2. 结论：其中均为常量，与行星、太阳均无关。与太阳、行星的质量成正比，与两者距离的平方成反比；一、行星与太阳的引力2. 结论：其中均为常量，与行星、太阳均无关。作用力和反作用力太阳与行星间引力的大小：G 为比例系数，与太阳、行星无关。沿着太阳与行星间的连线方向。太阳与行星间引力的方向： 苹果成熟之后，落到地面上，是不是也是因为地球的吸引呢？二、月-地检验检验内容： 地球拉住月球的力，与地球拉住苹果使它下落的力，以及行星与太

3、阳之间的作用力是不是同一种性质的力，是否都遵循相同的规律呢?太阳能够吸引行星围绕着自己转动： 那么月球可以绕地球转动，是不是也是因为地球有类似的引力呢？地球和月球之间也存在引力？苹果受到重力地球对苹果也存在引力？1. 地球和月球之间的吸引力： 二、月-地检验2. 地球和苹果之间的吸引力： 地球半径 R = 6.4106m当时可以利用的数据有： 地表重力加速度 g = 9.8m/s2月地距离 r 60R=3.84108m月球周期 T = 27.3天 2.36106 s苹果做自由落体运动：g = 9.8m/s2月球做匀速圆周运动：3. 数据表明：地面物体所受地球的引力，月球所受地球的引力，与太阳行

4、星间的引力，都遵循相同的规律！如果将思路打开，是否宇宙中任意两个具有质量物体之间都存在这样的引力?二、月-地检验G 为比例系数，与太阳、行星无关。万有引力！3. 表达式：1. 内容：自然界中任何两个物体都相互吸引，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，与它们之间距离的平方成反比。2. 方向：在两物体的连线上。三、万有引力定律4. r 的物理意义：（1）对于可以看做质点的物体，r为两个质点之间的距离；（2）对于质量分布均匀的球体，r为两个球心之间的距离；（3）质量分布均匀的球体与球外一质点，r为质点到球心的距离。备注：当r趋近于0时,物体不能视为质点，万有引力公

5、式不再适用，而不是引力F趋于无穷大。m1m2r5. G是比例系数，叫做引力常量，适用于任何两个物体。（1）单位：（2）大小：（3）引力常量G的测定：卡文迪许扭秤实验三、万有引力定律三、万有引力定律 如图，两球间的距离为r0。两球的质量分布均匀，质量分别为m1、m2，半径分别为r1、r2，引力常量为G，则两球间的万有引力大小为练习 由于地球的自转，地面不同位置的人会做半径不同的匀速圆周运动：1. 人在不同位置受到的万有引力的大小和方向？将地球视为一个规则的球体将地球视为一个规则的球体将人视为一个质点方向均由人沿半径指向地心。四、万有引力和重力的关系Ow引引将地球视为一个规则的球体四、万有引力和重

6、力的关系Ow 由于地球的自转，地面不同位置的人会做半径不同的匀速圆周运动：2. 人在不同位置，什么力提供向心力？引向mg向向心力由万有引力的一个分力去充当。 按照矢量的平行四边形法则，万有引力还会有另一个分力就是我们以前学过的重力。将地球视为一个规则的球体四、万有引力和重力的关系Ow 由于地球的自转，地面不同位置的人会做半径不同的匀速圆周运动：3. 人在北极点的受力分析（南极点的情况相同）引向= mg引向mg =引此时重力加速度 g 最大，将地球视为一个规则的球体四、万有引力和重力的关系Ow 由于地球的自转，地面不同位置的人会做半径不同的匀速圆周运动：4. 人在赤道上的受力分析引向mg引向+

7、mg引此时重力加速度 g 最小。向 mg =引向从赤道到两极：随着纬度增加，向心力减小，重力mg在增大，重力加速度g增大。将地球视为一个规则的球体四、万有引力和重力的关系Ow 由于地球的自转，地面不同位置的人会做半径不同的匀速圆周运动：5. 若是忽略地球的自转，则不考虑向心力，即物体受到的万有引力总是等于物体的重力。引mg地球自转的角速度：在同一纬度，距地面越高，重力加速度越小。四、万有引力和重力的关系重力与高度的关系ORh若距离地面的高度为h，则：四、万有引力和重力的关系例火星半径是地球半径的 ，火星质量大约是地球质量的 ，那么质量为50 kg的宇航员(地球表面的重力加速度g取10 m/s2

8、)(1)在火星表面上受到的重力是多少？(2)若宇航员在地球表面能跳1.5 m高，那他在火星表面能跳多高？练习（2）质量分布均匀的空心球对内部的质点：1. 空心球对质点的万有引力五、空心球和实心球对质点的万有引力（1）质量分布均匀的空心球对外部的质点：rmRMRMmRMm质点在空心球内的中心质点在空心球内的任意位置万有引力的合力为零。五、空腔和实心球对质点的万有引力（1）均匀实心球对外部的质点：2. 实心球对质点的万有引力Rr（2）均匀实心球对内部的质点：RrMmMm为质点所在处以内的球体部分的质量。RrMm质点所在处以内的球体部分对该质点的万有引力。 密度均匀的球体半径为R、质量为m，现从球体

9、A中挖去直径为R的球体B，将球体B放置在距离球体A的球心O为处2R，如图所示，白色部分为挖去后的空心。已知半径为R的球体的体积为4R3/3，引力常量为G，则球体A剩余部分对球体B的万有引力大小为（）A B C DD五、空腔和实心球对质点的万有引力练习六、练习与应用1. 既然任何物体间都存在着引力，为什么当两个人接近时他们不会吸在一起？我们通常 分析物体的受力时是否需要考虑物体间的万有引力？请你根据实际情况，应用合理的数据，通过计算说明以上两个问题。解：假设两个人的质量都是60kg，相距1m，则他们之间的万有引力大约为：因为这个力太小了，平时根本无法感觉得到，所以在分析一般的物体受力时通常不需要

10、考虑万有引力。六、练习与应用2. 大麦哲伦云和小麦哲伦云是银河系外离地球最近的星系（很遗憾，在北半球看不见）。大麦哲伦云的质量为太阳质量的10 倍，即2.010 kg，小麦哲伦云的质量为太阳质量的10 倍，两者相距510 光年，求它们之间的引力。解：401094根据万有引力定律有：由此可见天体之间的万有引力是很大的。六、练习与应用3. 太阳质量大约是月球质量的2.710 倍，太阳到地球的距离大约是月球到地球距离的3.910 倍，试比较太阳和月球对地球的引力。解：根据万有引力定律有：27太阳地球月球六、练习与应用4. 木星有4颗卫星是伽利略发现的，称为伽利略卫星，其中三颗卫星的周期之比为124。小华同学打算根据万