万有引力定律（课件）-高一物理讲练课堂（人教版2019）

主讲老师：陈庆威第七章：第2节万有引力定律高中物理必修第二册课件问题引入00.高中物理必修第二册课件各行星都围绕着太阳运行，说明太阳与行星之间的引力是使行星如此运动的主要原因。引力的大小和方向能确定吗目录CONTENT高中物理必修第二册课件来自科学家的思考行星与太阳的引力月地检验万有引力定律新课引入00.高中物理必修第二册课件

是什么原因使行星绕太阳运动呢？我们先看看科学家们的思考与探索、、、来自科学家的思考第一部分伽利略的观点01.高中物理必修第二册课件通过自由落体实验和惯性原理，证明地球上的物体运动规律与天体运动可能遵循同一套物理法则。发现木星的卫星系统（1610年），证明并非所有天体都绕地球运行，间接支持了“万有”引力的可能性。胡克的观点02.高中物理必修第二册课件在1674年提出“所有天体具有指向其中心的吸引力”，并猜测引力随距离平方减小（但未数学证明）。1680年与牛顿通信时，明确建议将行星的曲线运动视为惯性运动与中心引力的平衡，这一思想直接影响牛顿。胡克因与牛顿的优先权争议而闻名，但他的猜想确实是引力理论的重要环节。哈雷的观点03.高中物理必修第二册课件通过观测彗星轨道（现称“哈雷彗星”），推测其运动可能受太阳引力支配。关键作用：1684年，哈雷亲自拜访牛顿并询问“行星轨道若服从平方反比律会如何”，促使牛顿发表《自然哲学的数学原理》。哈雷还资助了该书的出版。笛卡儿的观点04.高中物理必修第二册课件提出“漩涡理论”（1644年），认为行星运动由以太漩涡推动。这一理论虽被牛顿否定，但激发了关于“远距离作用力”的讨论。笛卡尔的机械论哲学强调用数学和力学解释自然，间接推动了对引力的思考。牛顿的观点05.高中物理必修第二册课件

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？行星与太阳间的引力第二部分行星所受向心力的方向01.高中物理必修第二册课件

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。太阳与行星间的引力高中物理必修第二册课件

设行星的质量为m，速度为v，行星与太阳间的距离为r，则行星绕太阳做匀速圆周运动的向心力为天文观测难以直接得到行星的速度v，但可以得到行星的公转周期

TF行星太阳MmＶr行星所受向心力的大小02.高中物理必修第二册课件行星所受向心力的大小03.根据开普勒第三定律所以太阳对行星的引力即太阳对不同行星的引力，与行星的质量m成正比，与r2成反比。F行星太阳MmＶr高中物理必修第二册课件类比法牛三F和F′是一对作用力和反作用力，那么可以得出F大小跟太阳质量M、行星质量m的关系式有什么关系？G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FFʹMmＶ行星所受向心力的大小04.高中物理必修第二册课件理想化模型构建05.1.匀速圆周运动模型：由于太阳系中行星绕太阳做椭圆运动的轨迹的两个焦点靠得很近，行星的运动轨迹非常接近圆，所以将行星的运动看成匀速圆周运动。2.质点模型：由于天体间的距离很远，研究天体间的引力时将天体看成质点，即天体的质量集中在球心上。高中物理必修第二册课件例题1例题精选06.【参考答案】BD（多选）根据开普勒关于行星运动的规律和圆周运动的知识知：太阳对行星的引力

，行星对太阳的引力

，其中M、m、r分别为太阳、行星质量和太阳与行星间的距离。下列说法正确的是()A．由和

，F∶F′＝m∶MB．F和F′大小相等，是作用力与反作用力C．F和F′大小相等，是同一个力D．太阳对行星的引力提供行星绕太阳做圆周运动的向心力月地检验第三部分问题与猜想01.高中物理必修第二册课件地球对月球的引力，与地球对树上苹果的吸引力是同一种性质的力吗？牛顿的思考02.高中物理必修第二册课件

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，其大小的表达式应满足：

月地检验——理论分析03.高中物理必修第二册课件RrF

由r=60R，得

月地检验——天文观测04.高中物理必修第二册课件RrF当时已知：a苹=g地=9.8m/s2R地=6400×103mr月＝3.84×108m≈60R，T月=27.3天≈2.36×106s由r=60R，得

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。

问题与思考05.高中物理必修第二册课件

地面上的物体之间是否存在引力作用？宇宙中一切物体之间会不会都存在这样的力呢？

牛顿认为这种引力不仅存在于天体之间，还存在于所有物体之间，从而阐述了普遍意义下的万有引力定律。万有引力定律第四部分万有引力定律01.高中物理必修第二册课件2.表达式：3.适用条件：（1）两质点间（两物体间距远大于物体的线度）（2）两均质球体间（r为两球球心间的距离）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。rF问题与思考02.高中物理必修第二册课件

依据公式

，可知“当r减小时，力F增大”。那么，当r

减小到趋近于零时，两物体间的引力趋近于无穷大吗？即两个人互相接触时的万有引力如果用定律计算，结果好像是无穷大，那么这两个人永远不会分开了。是我们好不容易得到的定律错了？还是我们在使用定律时忽视了什么呢？当r趋于零时，两个物体不能看成质点，公式不再成立对万有引力定律的理解03.高中物理必修第二册课件1.普遍性：它存在于宇宙中任何客观存在的两个物体之间。2.相互性：任何两物体间的相互引力，都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天体附近的物体间，它的作用才有实际的物理意义。4.独立性：万有引力的大小只与它们的质量和距离有关，与其他的因素均无关。不管它们之间是否还有其他作用力。万有引力定律的意义04.高中物理必修第二册课件

揭示了地面上物体运动的规律和天体上物体的运动遵从同一规律，让人们认识到天体上物体的运动规律也是可以认识的,解放了人们的思想,给人们探索自然的奥秘建立了极大信心,对后来的物理学、天文学的发展具有深远的影响。引力常量的测定05.高中物理必修第二册课件100多年以后，英国物理学家卡文迪什利用扭秤装置，第一次比较准确地测出了引力常量。牛顿的遗憾：1686年牛顿发现万有引力定律后，因他不知道引力常量G的值，无法算出两个天体间的引力大小。引力常量的测定06.高中物理必修第二册课件我国华中科技大学引力中心团队于2018年得到了当时最精确的引力常量G的值，在引力常量的测量中作出了突出贡献。扭秤装置的巧妙之处07.高中物理必修第二册课件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。3.标准值：G＝6.67259×10－11N·m2/kg2，通常取G＝6.67×10－11N·m2/kg2。测定引力常量的意义08.高中物理必修第二册课件1．证明了万有引力的存在；2．“开创了测量弱力的新时代”（英国物理学家玻印廷语）；3．使得万有引力定律有了真正的实用价值，可测定远离地球的一些天体的质量、平均密度等。卡文迪什实验室高中物理必修第二册课件例题2例题精选09.（多选）关于引力常量G，下列说法中正确的是（）A．G值的测出使万有引力定律有了真正的实用价值B．引力常量G的大小与两物体质量的乘积成反比，与两物体间距离的平方成正比C．引力常量G在数值上等于两个质量都是1kg的可视为质点的物体相距1m时的相互吸引力D．引力常量G是不变的，其数值大小与单位制的选择无关【参考答案】AC高中物理必修第二册课件例题3例题精选10.