6.3万有引力定律tm.ppt

1、,3,学习目标： 1了解月地检验。 2理解万有引力定律的含义。 3了解引力常量的测定。 4、学会猜想、假设与验证相结合的研究方法。,第六章 万有引力与航天,万有引力定律,复习提问： 通过上一节课的学习，太阳与行星间的引力表达式我们是怎么得到的？,方法一：,由牛顿第二定律和开普勒第三定律，从圆周运动向心力的力学特征入手。,方法二：,从圆周运动的运动特征入手。测出加速度，找出加速度a1/r2，由牛顿第二定律得出力F m/r2,思考1:在地月系中，月球在绕地球公转，若把月球绕地球的公转视为匀速圆周运动，那么，月球绕地球做匀速圆周运动需要力吗？需要的向心力由什么力提供呢？,一、月地检验,思考2:假设月

2、球停止绕地球公转，月球做什么运动？ 思考3:假设月球绕地球公转的线速度减小，月球做什么运动？,思考4：苹果为什么要落回地面？把苹果水平抛出，当初速度足够大时，苹果还能落到地球上吗？这时苹果做什么运动？,思考5：地球对苹果有引力，地球对月球有引力，它们是同一种力吗？它们与太阳对地球的引力是同一种力吗？我们能验证吗？,猜想： 是和太阳行星间那种一样的力，力的大小和距离的平方成反比。,验证：,经观测： r月=3.85108m R=6.37106m,实际根据月球绕地球的轨迹和运动情况，测出r和T。,r月=3.85108m,T=27.3天,结论： 地球对苹果的引力，地球对月球的引力，它们是同一种力，它们

3、与太阳对地球的引力是同一种力。 既然行星与太阳之间、地球与月球之间，以及地球与地面物体之间具有“与两个物体的质量成正比，与它们之间距离的二次方成反比”的吸引力，那么这种吸引力产生的原因是什么？任意两个物体之间都有这样的力吗？ 牛顿惊人的魄力、胆识和想象力，作出了更大胆的设想： 宇宙中一切具有质量的物体间都有这种引力。,二 万有引力定律,1 内容:自然界中任何两个物体都是相互吸引的，引力的大小跟这两个物体的质量的乘积成正比，跟它们的距离的二次方成反比.,注意点:(1)单位:质量 m (kg) 距离 r (m) (2)G：引力常量，适用于任何两个物体。,3 公式的适用范围 1)质点之间的相互作用

4、2)两个物体是质量分布均匀的球体 3)常见的两个物体间引力不适用,三、引力常量的测定,1789年，即在牛顿发现万有引力定律一百多年以后，英国物理学家卡文迪许（17311810），巧妙地利用扭秤装置，第一次在实验室里比较准确地测出了引力常量.,1 大小:,2 G的含义: 它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,3 意义： （1）验证了万有引力定律是正确的； （2）使得万有引力定律有了真正的实际意义。,卡文迪许被人们称为”能称出地球质量的人” 问:卡文迪许是如何称出地球质量的?,例1、假设质量均为60千克的两位同学，相距1米，他们 之间的相互作用的万有引力多大？,F=Gm1m

5、2/R2 =6.6710-116060/12 =2.410-7(N),2.410-7N是一粒芝麻重的几千分之一，这么小的 力人根本无法察觉到。,例2、已知：太阳的质量为M=2.01030kg，地球质量为m=5.81025kg，日地之间的距离为r=1.51011km，日地间的引力是多大？人为什么感受不到太阳的引力？,3.51022N非常大，能够拉断直径为9000km的钢柱。,而太阳对质量为50kg的人，引力很小，不到0.3N。当然我们感受不到太阳的引力。,F=6.6710-112.010306.01024/(1.51011)2 =3.51022(N),习题巩固,例题3:把一质量为m的物体放在地心

6、上,问它和地球之间的万有引力是多少?,所处位置的外面由对称性可知合力为0.,地球内部：F与r成正比,所处位置的内部：,例题4： 质量分布均匀的两个球，大球的半径为2r,小球的半径为r、且质量为m，两球相距5r。求： 大球对小球的引力； 小球对大球的引力； 在大球中心处挖除一个半径为r的球体后对小球的引力； 在大球右边缘挖除一个半径为r的球体后对小球的引力。,2.任意两个物体之间是否都有这样的引力；使我们认识到任意两个物体之间都有这样的引力，在百年之后，卡文迪许在实验里进行了检验。最终，我们认识了自然界中第一种基本相互作用万有引力。,3、万有引力的特点： （1）、普遍性：自然界物质之间的基本相互作用