高中物理-万有引力定律教学课件设计

第六章万有引力与航天第3节万有引力定律执教人：学习目标：1、能够踏着牛顿的足迹了解月-地检验，推导出万有引力定律。2、理解万有引力定律的含义,会应用万有引力定律解决简单问题。3、感受物理研究中猜想与验证的魅力。行星的运动复习与回顾：太阳与行星之间的作用力有什么规律？关系式怎样？太阳与行星间的引力大小与太阳的质量、行星的质量成正比，与两者距离的二次方成反比，即：

分析与猜想月球绕着地球转思考1：月球绕地球做圆周运动的向心力是由什么力提供？思考2：地球和月球间的引力与太阳和行星的引力是同一种力吗?是否遵从同一规律呢？即：

思考3：苹果落地是因为受到什么力的作用？思考4：苹果受到地球的引力与太阳和行星的引力是同一种力吗?是否遵从同一规律呢？即：

苹果落地牛顿的猜想：苹果与月亮受到地球的引力可能是同一种力!

这种力大概和太阳与行星之间的力一样，可能都遵从与距离平方成反比的关系。牛顿的思考：（1）地球表面的重力是否能延伸到月亮轨道？（2）将物体水平抛出，速度越大，抛射越远，当速度大到一定值，物体会落向哪里？3、月球绕地球的公转周期T为27.3天。1、地球表面的重力加速度g=9.8m/s2;2、月球与地球的距离为60倍地球半径，r=60Rr=3.8×108m;思考讨论：根据是当时可以测量的数据，如何证明月亮受力与距离满足“平方反比”的关系？在牛顿的时代，已经精确测定的物理量：一、猜想的验证：月--地检验验证方法设计：g=9.8m/s2g/a=K’g/a=KK=K’设地球质量为M，地面上苹果质量为m，月球的质量为m0，地球半径为R，月球公转半径为r，公转周期为T。（g=9.8m/s2r=60Rr=3.8×108mT=27.3天）假设牛顿猜想成立，有:？=？牛顿猜想

月---地检验苹果的重力加速度月球的向心加速度g/ag=9.8m/s2r=60Rr=3.8×108mT=27.3天g=9.8m/s2≈2.7×10-3m/s2K=K’=验证表明: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，即：深入分析知：两个g/a≈3600，进而得a/g≈1/602说明：由于r=60R,物体在月球轨道上受力约为地面附近的1/602，遵从与距离平方成反比关系。牛顿是一位对概念、规律的普遍意义极其敏感的大科学家。他将结论大胆推广到宇宙中的一切物体之间，得到了万有引力定律规律。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r的二次方成反比。式中质量的单位用Kg，距离的单位用m，力的单位用N。G是比例系数，叫做引力常量。2、表达式:二、万有引力定律3、对万有引力定律的理解：

（2）相互性：两个物体相互作用的引力是一对作用力与反作用力，遵从牛顿第三运动定律。（1）普遍性：万有引力存在于任何两个物体之间。a、适用于两个质点间的引力，当物体之间的距离远大于物体本身时，物体可看成质点。b、当两物体是质量分布均匀的球体时，它们间的引力也可直接用公式计算，但公式中的r是指两球心间的距离。ro1o2(3)适用条件：C、对于不能视为质点的物体，可以将物体无限分割成无数个质点。探究1：由万有引力定律公式可知，当两物体距离趋向于零时,两物体之间的引力趋于无穷大。这种观点对吗？

不对。当两物体间距离趋于零时，物体不能看成质点，公式不适用。探究2：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1/9，则高度h是地球半径的

倍。【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，式中G为引力常量，M为地球质量，m为物体质量，

R为地球半径。离地面高度为h处，由题意知，两式相消解得2Rh三、引力常量：

阅读课本40页思考以下问题：谁测得的万有引力定律表达式中引力常量G值？有什么意义？英国物理学家卡文迪许通过巧妙的设计实验准确地测出了G值。

标准值:G=6.67259×10-11N·m2/kg2通常取:G=6.67×10-11N·m2/kg2引力常量的测量—卡文迪许扭秤实验(1798年)卡文迪许卡文迪许测出G值的意义

1、证明了万有引力的存在。2、使得万有引力定律有了实用价值。仅相当于一粒芝麻所受重力的千分之一。探究3：既然任何物体间都存在着引力，为什么我们感觉不到旁边同学的引力呢？提示：设两人的质量均为50kg，相距0.5m，试计算二者间引力的大小。对比：太阳与地球间的引力大小是3.65×1022N=6.67×10-7N1.关于万有引力，下列说法中正确得是：()A.万有引力只有在天体之间才体现出来B.一个苹果由于其质量很小，它受到地球的万有引力几乎可以忽略C.地球对人造卫星的万有引力远大于卫星对地球的万有引力D.地球表面的大气层是因为万有引力的约束而存在于地球表面附近D自主检测2.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.距离和两物体质量都减小为原来的1/4ABC3.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

C本节总结：1、月-地检验；万有引力定律。