万有引力定律 高一下学期物理人教版2019必修二

第七章：第2节万有引力定律授课教师：XXX学习目标（2min）了解太阳与行星间引力关系的探究过程，掌握万有引力定律的内容及其表达式根据开普勒行星运动定律和牛顿第三定律推导出太阳与行星间的引力公式通过月—地检验等将太阳与行星间的引力推广为万有引力定律，掌握万有引力表达式的适用条件及应用知道引力常量G是非常重要的物理量旧知回顾（2min）开普勒第一定律——轨道定律所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳是处在椭圆的一个焦点上对任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等的时间内扫过的面积相等;开普勒第三定律——周期定律所有行星的椭圆轨道的半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比相等。太阳行星ba开普勒第二定律——面积定律环节一：太阳与行星间引力关系的探究过程（3min）行星的运动是受到了来自太阳的类似于磁力的作用，与距离成反比。

行星的运动是太阳吸引的缘故，并且力的大小与到太阳距离的平方成反比。

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。开普勒笛卡尔一切物体都有合并的趋势。伽利略胡克牛顿的观点：

牛顿在前人对惯性研究的基础上，开始思考“物体怎样才会不沿直线运动”，他的回答是：以任何方式改变速度，都需要力。行星做匀速圆周运动需要指向圆心的力，这个力应该就是太阳对它的引力。

能不能求出这个引力的大小和方向呢？牛顿(1643—1727)英国著名的物理学家环节一：太阳与行星间引力关系的探究过程（3min）环节二：行星与太阳间的引力（5min）太阳行星ar简化行星绕太阳运动可看成匀速圆周运动还是变速圆周运动？行星绕太阳做匀速圆周运动需要向心力由什么力来提供做向心力？这个力的方向怎么样？太阳行星环节二：行星与太阳间的引力（5min）设行星的质量为m，速度为v，行星到太阳的距离为r，则行星绕太阳做匀速圆周运动的向心力由太阳对行星的引力来提供环节二：行星与太阳间的引力（5min）根据牛顿第三定律，行星对太阳引力Fʹ应满足FFʹ行星太阳MmG为比例系数，与太阳、行星无关。方向：沿着太阳与行星间的连线。例1

下列关于太阳对行星的引力的说法中正确的是（）A、太阳对行星的引力提供行星绕太阳做圆周运动的向心力B、太阳对行星的引力大小与太阳的质量成正比C、太阳对行星的引力与行星的质量无关D、太阳对行星的引力大于行星对太阳的引力

AB过关检测（5min)环节三：月—地检验（5min）月亮为什么也会绕地球公转，也不会飞离地球呢？对此，牛顿认为：是地球对月球的引力，使月球绕地球公转而不飞离地球。F月球rOMm问题<1>地球和月球之间的吸引力会不会与地球吸引苹果的力是同一种力呢?<2>地球表面的重力能否延伸到很远的地方,会不会作用到月球上?<3>拉住月球使它绕地球运动的力,与拉着苹果使它下落的力,以及众行星与太阳之间的作用力也许真的是同一种力,遵循相同的规律?猜想环节三：月—地检验（5min）假设：这些力是同一种性质的力，并且都遵从与距离的平方成反比的规律。环节三：月—地检验（5min）Rr“月——地”检验示意图检验目的：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．验证：月-地检验检验原理：根据牛顿第二定律，知：已知：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？即只需证明环节三：月—地检验（5min）验证成功=2.72×10-3m/s2根据向心加速度公式,有：即：你能求出a月吗？试一试!环节三：月—地检验（5min）结论：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、行星间的引力，真的遵从相同的规律！G在数值上等于两个质量都是1kg的物体相距1m时的相互作用力．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F与物体的质量m1和m2的乘积成正比，与它们的距离r的二次方成反比.2.公式：m1,m2---两物体的质量r---两物体间的距离G---比例系数，叫引力常量，适用于任何物体，G的国际单位：

N·m2/kg2m1m2FF’r环节四：万有引力定律（5min）(1)普遍性：任何两个物体之间都存在引力（大到天体小到微观粒子），万有引力是自然界中物体间的基本相互作用之一。(2)相互性：万有引力也是力的一种，力的作用是相互的，具有相互性，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。在分析地球表面物体受力时，也不考虑其他物体对它的万有引力环节四：万有引力定律（5min）(1)理想情况：仅适用于两个质点间引力大小的计算4.万有引力公式的适用条件(2)实际情况：

①若两个物体间的距离远大于物体本身大小时，两个物体可近似看成质点。如：太阳与行星间地球与月球间r

为两质点间的距离rFm2m1FʹFrMmFʹr

为两天体中心的距离环节四：万有引力定律（5min）②质量分布均匀的两个球体，可视为质量集中于球心。rFFʹr

为两球心间的距离③质点与质量分布均匀的球体，r

为质点到球心的距离。rFm2m1Fʹ④对于地面上（或地球表面附近）的物体，可近似视为质点FrOr为地球的球半径（或物体到地心的距离）环节四：万有引力定律（5min）注意：（1）当r0时,万有引力公式已不再适用，而不是引力F趋于无穷大。（2）当r∞时,F0，但仍有引力，只是很小。1.牛顿的遗憾：1686年牛顿发现万有引力定律后，曾经设想过几种测定引力常量的方法，却没有成功.2.其间又有一些科学家进行引力常量的测量也没有成功.3.直到1789年，英国物理学家卡文迪什巧妙地利用了扭秤装置，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，比较准确地测出了引力常量．

环节五：引力常量（5min）1798年，英国物理学家卡文迪什巧妙地利用扭秤装置，第一次在实验室里对两个铅球间的引力大小

F做了精确测量和计算，比较准确地测出了引力常量G的数值。卡文迪许实验室亨利·卡文迪许（1731年10月10日—1810年3月10日）环节五：引力常量（5min）G

的物理意义:表示两质量m1=m2=1kg的匀质小球，相距r=1m时万有引力的大小引力常量通常取测定引力常量G

的重要意义1.用实验证明了万有引力的存在。