【课件】万有引力定律+课件高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

照片名：蓝色弹珠（TheBlueMarble）拍摄时间：1972年12月7日拍摄者：阿波罗17号太空船船员拍摄地：距离地球约四万五千公里的太空第三章第2节万有引力定律行星为何围绕太阳运动？是什么力使行星围绕太阳运动？17世纪的物理学家是怎么解释的？关于行星围绕太阳运动的各种解释

证明了如果行星运动的轨道是椭圆．它所受的太阳引力大小跟行星到太阳的距离的二次方成反比。牛顿开普勒笛卡尔胡克、哈雷受到了来自太阳的类似于磁力的作用在行星的周围有旋转的物质(以太)作用在行星上，使得行星绕太阳运动。受到了太阳对它的引力，甚至证明了如果行星的轨道是圆形的，其所受的引力大小跟行星到太阳的距离的二次方成反比。万有引力定律

（一）建立过程太阳对行星的引力提供向心力F=F’F’’行星围绕太阳运动，太阳对行星的引力月球围绕地球运动，地球对月球的引力地球使苹果下落，地球对周围物体的引力它们是否是同一种性质的力，遵循相同的规律？月球地球月球轨道半径：r2=3.84×108m月球绕地转动周期：T=27.3天≈2.36×106s地表重力加速度：g=9.8m/s2地球半径：r1

=6.4×106m牛顿的“月—地”检验理论值：实测值：r1r2≈60r1这表明地面上物体的重力与地球吸引月球、太阳吸引行星的力是同一种性质的力，遵守相同的规律。？万有引力定律

（一）建立过程太阳对行星的引力提供向心力F=F’F’’牛顿第二定律开普勒第三定律牛顿第三定律“月地检验”推广到一切物体（三）表达式(G为引力常量）

自然界中任何两个物体都是相互吸引的，引力的大小与这两个物体的质量的乘积成正比，与它们的距离的二次方成反比。（二）内容牛顿虽然发现了万有引力定律，但却无法算出天体（物体）间的引力大小，为什么呢？

思考以下问题：

（1）卡文迪许实验装置是如何解决“通常物体间万有引力因为很小而难于测量”的问题？（2）这个实验设计所包含怎样的物理思想方法？自主学习教材第48页发展空间——卡文迪许测定引力常量的实验（四）扭秤实验测定引力常量（四）扭秤实验测定引力常量卡文笛许扭称实验巧妙之处巧妙的利用引力力矩与悬丝的弹性恢复力矩平衡.充分利用T型轴将小球受到的万有引力作用效果进行一次放大.充分利用光学反射原理，对微小形变进行再一次的放大.①证明了万有引力的存在，测出了引力常量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推广。卡文迪许扭称实验的意义(引力常量G=6.67×10-11英国物理学家卡文迪许卡文迪许实验室称量地球质量的实验室N﹒m2/kg2)（四）扭秤实验测定引力常量(引力常量G=6.67×10-11N﹒m2/kg2)牛顿的“月—地”检验卡文迪许的扭秤实验预测彗星的回归海王星的发现太阳质量约为2×1030kg，地球质量约为6×1024kg，两者相距1.5×1011m，它们之间的引力多大？3.6×1022N（可以把直径是9000km的钢柱拉断！）？两个质量都为50kg的均匀球体，相距5m，它们之间的引力是多大？6.67×10-9N（一粒芝麻重的几十万分之一！）（五）发现万有引力定律的意义万有引力定律清楚的向人们揭示，复杂运动的后面隐藏着简洁的科学规律，它明确地向人们宣告，天上和地上的物体都遵循着完全相同的科学法则，

它是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。阿波罗8号从月球返航的途中，当地面控制中心问及“是谁在驾驶”的时候，指令长这样回答：“我想现在是牛顿在驾驶”。东方红一号最美地球照片——蓝色弹珠科学规律发现的过程往往是大胆猜想和小心求证的结合“我不知道世人怎么看我，但在我自己看来，我只不过是一个在海滨玩耍的小孩，不时地为比别人找到一块更光滑、更美丽的卵石和贝壳而感到高兴，而在我面前的真理的海洋，却完全是个谜”。

——牛顿万有引力定律太阳对行星的引力提供向心力F=F’’牛顿第二定律开普勒第三定律牛顿第三定律“月地检验”推广到一切物体卡文迪许扭秤实验测定引力常量引力常量G=6.67×10-11N﹒m2/kg2

1、如图所示，在半径为R，质量为M铅球中，挖出一个半径为的球形空穴．在距球心O为d的地方，有一个质量为m的质点．求两者之间的万有引力．dmORM“补偿法”

跳出地球，在宇宙中在来看地球，我们知道地球是个球体，在公转的同时，也在自转。设：地球的质量为M，地球半径为R，自转的角速度为ω。万有引力与重力Fφ当物体位于纬度φ处时受到的万有引力为:Fn万有引力的一个分力提供向心力：mg万有引力的另一个分力即为重力：Rω

当物体位于两极时，φ=90°当物体位于赤道时，φ=0°

Rω

N重力加速度随着纬度的增加而增大。赤道处重力加速度最小，两极处重力加速度最大。重力加速度随纬度的变化是很小的，一般认为重力不变，重力与万有引力相等。►重力加速度随纬度的变化F1．设地球自转周期为T，质量为M，引力常量为G，假设地球可视为质量均匀分布的球体，半径为R。同一物体在南极和赤道水平面上静止时所受到的支持力之比为

。3、组成星球的物质是靠引力吸引在一起的，这样的星球有一个最大的自转速率。如果超过了该速率，星球的万有引力将不足以维持其赤道附近的物体做圆周运动。由此能得到半径为R

、密度为ρ、质量为M且均匀分布的星球的最小自转周期T

。下列表达式中正确的是（

）。星体自转不瓦解的条件是：4、（2018年全国卷II）2018年2月，我国500m口径射电望远镜（天眼）发现毫秒脉冲星“J0318+0253”，其自转周期T=5.19ms，假设星体为质量均匀分布的球体，已知万有引力常量为6.67×10-11N·m2/kg2。以周期T稳定自转的星体的密度最小值约为（）A．5×109kg/m3 B．5×1012kg/m3

C．5×1015kg/m3 D．5×1018kg/m3地球表面:离地球表面高度h处：Rω

h——重力加速度随离地高度的增加而减小►重力加速度随高度的变化5、石墨烯是近些年发现的一种新材料，其超高强度及超强导电、导热等非凡的物理化学性质有望使21世纪的世界发生革命性的变化，其发现者由此获得2010年诺贝尔物理学奖。用石墨烯制作超级缆绳，人类搭建“太空电梯”的梦想有望在本世纪实现。科学家们设想，通过地球同步轨道站向地面垂下一条缆绳至赤道基站，电梯仓沿着这条缆绳运行，实现外太空和地球之间便捷的物资交换。当电梯仓停在距地面高度h2＝4R的站点时，求仓内质量m2＝50kg的人对水平地板的压力大小。取地面附近重力加速度g＝10m/s2，地球自转角速度ω＝7.3×10－5rad/s，地球半径R＝6.4×103km。►重力加速度随深度的变化——重力加速度随着深度d的增加而线性