7.2万有引力定律 课件-2022-2023学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册(共31张PPT)

(课件网) 高 中 物 理 第七章 万有引力与宇宙航行 7.2 万有引力定律 高中物理必修第二册 开普勒定律很好的描述了八大行星围绕太阳运动轨道、周期和快慢，人们开始思考是什么原因使行星绕太阳运动？ 科学家们的探索之路路的探索之路科 行星的运动由“惯性”维持。 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。 伽利略 开普勒 科学家们的探索之路 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。 行星的运动是太阳吸引的缘故，并且力的大小与行星到太阳距离的平方成反比。。 笛卡儿 胡克 科学家们的探索之路 认为以任何方式改变速度（包括改变速度的方向）都需要力。这就是说，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。 牛顿 简化模型 太阳 行星 v 行星轨道按照“圆”来处理： 行星做匀速圆周运动时，受到一个指向圆心 （太阳）的引力提供了向心力，太阳与行星间引力的方向沿着二者的连线。 问题：设行星的质量为 m，速度为 v，行星与太阳间的距离为 r，周期为T，请推导太阳对行星的引力F。 mv2 r F= ——— 解：行星绕太阳做匀速圆周运动的向心力为： ① v = ——— 2πr T 周期为T与线速度为v的关系： ② F = ——— 4π2mr T2 ②代入①得： ③ 1、太阳对行星的引力 思考：天文观测能直接测得行星运动的线速度v吗？能直接观测出什么？ 1、太阳对行星的引力 上式等号右边4π2k为常量，太阳对行星的引力跟行星的质量成正比， 与行星、太阳距离的二次方成反比 。 2、行星对太阳的引力 对于太阳对行星的引力，太阳是施力物体，而根据牛顿第三定律，太阳也要受到行星大小相等，方向相反的引力作用，对于这个引力，太阳又是受力物体。即 行星对太阳的引力跟太阳的质量成正比，与行星到太阳的距离的二次方成 反比。 3、太阳与行星之间的引力 G 为比例系数，与太阳、行星无关。 牛顿“月-地检验” 目的：检验维持月球绕地球运动的力与使物体下落的力是同一种性质力，都遵从“平方反比”的规律。 牛顿“月-地检验”--准备工作 假设：地球对月球的引力与地球表面的苹果受到的重力是同一种力. 遵从行星与太阳的引力公式（定性上） 问：定量上，可以直接用引力公式 比较苹果和月球的受力？ ？怎么去除受力物体质量这个因素的影响 牛顿“月-地检验” 对月球： 对苹果： 已知月球绕地球转动的半径是地球半径R的60倍（未知G和地球质量M） 已知自由落体加速度 g 为 9.8 m/s2 ，月球中心距离地球中心的距离为3.8×108 m，月球公转周期为 27.3 d，约 2.36×106 s， 根据这些数据，能否验证前面的假设？ 思考讨论 求：——— 解：a月=( ———)2r=（ ———）2 × 3.8×108 m/s2 ≈2.69×10-3 m/s2 2π T 2×3.14 2.36×106 ——— = 2.7×10-4 ≈ a月 a苹 ——— 602 1 验证假设 牛顿“月-地检验” 通过月-地检验，表明： 太阳对行星的引力、地球对月球的引力、及地球对地面物体的引力，是同一种性质的力，遵循相同的规律！ 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，引力的方向在它们的连线上，引力的大小跟这两个物体的质量m1和m2的乘积成正比，跟它们的距离 r 的二次方成反比。 2、表达式： 3、引力常量： 卡文迪什扭秤实验(100年后) 引力常量在数值上等于两个质量都是1 kg 的质点相距1 m时的相互吸引力。 万有引力常量的测定 —万有引力定律的直接证据 采用“光杠杆”原理使微小物理量放大 (1)可视为质点的两物体间的引力； r 指质点和球心间的距离。 r (2)两质量均匀分布的球体间的引力。 r指的是两球心间的距离。 r (3)一质量均匀分布的球体和一质点间的引力。 万有引力定律适 ... ...