万有引力定律课件-高一下学期物理人教版2

问题导入

各行星都围绕着太阳运行，是什么力支配着行星绕着太阳做如此和谐而有规律的运动呢？F引第二节

万有引力定律开普勒伽利略笛卡儿是什么力量使行星绕太阳运动？历史上对行星间力的探索伽利略一切物体都有合并的趋势，这种趋势导致物体做圆周运动。开普勒行星的运动是受到了来自太阳的类似于磁力的作用，与距离是成反比的笛卡儿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胡克、哈雷等人认为行星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，但无法深入研究。哈雷胡克FF太阳引力历史上对行星间力的探索

使行星沿圆或椭圆运动，需要指向圆心或椭圆焦点的力，这个力应该就是太阳对它的引力。这个引力的表达式是怎样的呢？牛顿(1643—1727)

思考：（1）行星的实际运动是椭圆运动，但我们还不了解椭圆运动规律，能把它简化成什么运动呢？简化

（2）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？一、行星与太阳间的引力

行星绕太阳的运动可以看做匀速圆周运动，行星做匀速圆周运动时，受到一个指向圆心（太阳）的引力，正是这个力提供了匀速圆周运动所需的向心力，由此可推知太阳与行星间引力的方向沿着二者的连线。一、行星与太阳间的引力一、行星与太阳间的引力太阳行星rF引匀速圆周运动受力分析的合力=运动分析得来的力太阳对行星的吸引力，提供向心力。思考：太阳对行星的引力提供作为向心力，那这个力大小有什么样定量关系？设太阳质量为M，行星质量为m，轨道半径为r，行星做匀速圆周运动的线速度为v。

天文观测难以直接得到行星运动的速度v，但可得到行星公转的周期T，它们之间的关系为代入上式可得到由开普勒第三定律可知于是向心力的表达式可变为匀速圆周运动行星与太阳间的引力式中量G与太阳、行星都没有关系方向：沿着二者的连线太阳行星太阳行星rFF’由牛顿第三定律相互作用力可得行星对太阳的引力也与太阳的质量M成正比，由此可得思考：地球绕太阳运动，月球绕地球运动，它们之间的作用力是同一种性质的力吗？这种力与地球对树上苹果的吸引力也是同一种性质的力吗牛顿的猜想：地上的力：重力mg天上的力：它们是否是同一种力呢？天上人间都一样吗？猜想：地球对月球的引力，与地球对树上苹果的吸引力是同一种性质的力吗？二、月-地检验1.牛顿的思考：

地球对月球的引力、地球对地面上物体的引力若为同一种力，其大小都遵从与距离的平方成反比的规律。它们的表达式也应该满足二、月-地检验三、月检验RrF二、月-地检验结论：地面物体受地球的引力、月球所受地球的引力，与太阳、行星间的引力，遵循相同的规律。二、月-地检验验证成功天上人间确实都一样牛顿的思考

既然太阳与行星间、地球与月球间、地球与物体间有引力，那么任何两个有质量的物体间是否也都有这样的引力呢？三、万有引力定律

自然界中任何两个物体都相互吸引，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。【说明】①G=6.67×10-11为引力常数，单位N·m2/kg2②m1和m2表示两个物体的质量，r表示他们的距离F适用于两个质点或者两个匀质球体之间。①对于两个质点，r指两个质点之间的距离②对于两个匀质球体，r指两球心之间的距离万有引力定律的适用条件思考：当两物体距离r趋于为零时，F引是趋于无穷大吗？rFrF因为r趋于0时，万有引力公式不在适用。例题：如图所示，r虽大于两球的半径，但两球的半径不能忽略，而球的质量分布均匀，大小分别为m1与m2，则两球间万有引力的大小为（）r1rr2A、B、C、D、D思考与讨论

两个同桌，质量均为50kg,它所受的重力有多大？试估算两名同学相距0.5m时两同学之间的万有引力。（g=10m/s2）G=mg=50×10N=500N根据万有引力：

这样小的力我们是无法察觉的，所以我们通常分析物体受力时不需要考虑物体间的万有引力。

万有引力定律的理解(1)普遍性：它存在于宇宙中任何有质量的物体之间，不管它们之间是否还有其他作用力。(2)相互性：两物体间的相互引力，是一对作用力和反作用力，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，它的作用才有宏观的意义。CONTONTS亨利·卡文迪什卡文迪什实验室

牛顿得出了万有引力与物体质量及它们之间距离的关系，但无法算出两个物体之间万有引力的大小，因为他不知道引力常量G的值。引力常量四、引力常量G=6.67×10－11

N·m2/kg2

G的物理意义——两质量各为1kg的物体相距1m时万有引力的大小。

一百多年后

，英国物理学家卡文迪许用著名的扭秤实验比较准确的得出了G的数值。G通常取T形架金属丝平面镜光源刻度尺两次放大的思想1.扭秤装置把微小力通过杠杆旋转明显反映出来（一次放大）；2.扭转角度（微小形变）通过光标的移动来反映（二次放大），从而确定物体间的万有引力。巧妙之处：实验意义：①证明了万有引力的存在，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；五

、割补法求解万有引力计算一些非球形物体间的万有引力，常采用割补法。对本来是非对称的物体，通过割补后构成对称物体，然后再利用对称物体所满足的物理规律进行求解的方法称为割补法。例题1：一个质量均匀分布的球体，半径为2r，在其内部挖去一个半径为r的球形空穴，其表面与球面相切，如图所示。已知挖去小球的质量为m，在球心和空穴中心连线上，距球心d＝6r处有一质量为m2的质点，求：(1)被挖去的小球挖去前对m2的万有引力为多大？(2)剩余部分对m2的万有引力为多大？(1)被挖去的小球挖去前对m2的万有引力为(2)将挖去的小球填入空穴中，由V＝πR3，m＝ρV可知，大球的质量为8m，则挖去小球前大球对m2的万有引力为m2所受剩余部分的万有引力为课堂小结

自然界中任何两个物体都相互吸引，引力的大小