資源簡介

(共19張PPT)
7.2 萬有引力定律
第七章 萬有引力與宇宙航行
人教版（2019）必修 第二冊
1. 知道萬有引力存在于任意兩個物體之間，知道其表達式和適用范圍。
2．理解萬有引力定律的推導過程，認識在科學規(guī)律發(fā)現(xiàn)過程中大膽猜想與嚴格求證的重要性．
3．知道萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)使地球上的重物下落與天體運動完成了人類認識上的統(tǒng)一。
4．會應(yīng)用萬有引力定律解決簡單的引力計算問題。
知道萬有引力定律公式中r的物理意義，了解引力常量G的測定在科學史上的重要意義。
學習目標
各行星都圍繞著太陽運行，說明太陽與行星之間的引力是使行星如此運動的主要原因。引力的大小和方向能確定嗎？
導入新課
為什么行星繞太陽做滿足開普勒定律的運動？
1.假設(shè)與猜想
⑴行星受到太陽引力
⑵F引大小與r有關(guān)
行星的運動是太陽吸引的緣故，并且力的大小與到太陽距離的平方成反比。
胡克的貢獻
F引∝
新課入
一、行星與太陽之間的引力
2.建立模型
太陽
行星
a
勻速圓周運動
太陽
行星
r
太陽
行星
r
M
m
設(shè)行星的質(zhì)量為 m，速度為 v，行星與太陽間的距離為 r，太陽的質(zhì)量為M。
3.推理與演繹
⑴太陽對行星的引力
學生自行推導
核心：開普勒第三定律
結(jié)論：
⑵行星對太陽的引力
①受力物體：
太陽
②類比⑴
結(jié)論：
寫成等式
⑶太陽與行星之間的引力
由牛頓第三定律，得
F=F′
綜合歸納：
行星圍繞太陽運轉(zhuǎn)
月球圍繞地球運轉(zhuǎn)
熟透的蘋果落向地球
問題及驗證目的
月球—地球
地球—地面附近物體
相互作用與太陽——行星間的引力性質(zhì)是否相同？
二、月——地檢驗
月球
蘋果
假設(shè)
地球與月球間的作用力
地球與蘋果間的作用力
是同一種力
太陽與行星間的作用力
推導
猜想
事實
符合
√
當時已知的一些量：
地表重力加速度：g = 9.8 m/s2
地球半徑：R = 6400×103 m
月亮周期：T=27.3天≈ 2.36×106 s
月亮軌道半徑：r ≈ 60R
驗證
是否宇宙中任意兩個物體之間都有這樣的力呢
把以上結(jié)論推廣到宇宙中的一切物體之間。
結(jié)論：地面物體受地球的引力、月球所受地球的引力，與太陽、行星間的引力一樣，都遵循相同的規(guī)律。
思考：
1.內(nèi)容：自然界中任何兩個物體都相互吸引，引力的方向在它們的連線上，引力的大小與物體的質(zhì)量的乘積成正比、與它們之間距離的二次方成反比。
2.表達式：
G是引力常量
①兩個質(zhì)點之間
②質(zhì)量分布均勻的球體之間
r為兩個球心之間的距離。
m1
m2
r
兩物體間距遠大于物體的線度
3.公式適用條件：
新課入
三、萬有引力定律
兩物體的距離 r 的物理含義？
思考：
計算：兩個質(zhì)量均為10 kg，相距為1 m，的密度均勻的鐵球之間的萬有引力有多大呢？請計算兩個鐵球之間的萬有引力引力，該引力值與單個鐵球受到的重力之比是多少？
4.發(fā)現(xiàn)萬有引力定律的重要意義:
為什么我們平時感受不到與周圍物體的引力呢？
思考：
揭示了地面上物體運動的規(guī)律和天體上物體的運動遵從同一規(guī)律，讓人們認識到天體上物體的運動規(guī)律也是可以認識的,解放了人們的思想,給人們探索自然的奧秘建立了極大信心, 對后來的物理學、天文學的發(fā)展具有深遠的影響。
比例系數(shù)G，叫做引力常量，適用于任何兩個物體。
1.單位：
2.大小：
3.引力常量G的測定：
卡文迪許扭秤實驗
①證明了萬有引力的存在；
②使得萬有引力定律有了真正的實用價值，可測定遠離地球的一些天體的質(zhì)量、平均密度等。
4.測定引力常量的意義
放大思想
新課入
四、引力常量
1.對于萬有引力定律的表述式，下列說法中正確的是 ( )
A.公式中G為引力常量，它是由實驗測得的，而不是人為規(guī)定的
B.當r趨近于零時，萬有引力趨于無窮大
C.m1與m2受到的引力大小總是相等的，方向相反，是一對平衡力
D.m1與m2受到的引力大小總足相等的，而與m1、m2是否相等無關(guān)
AD
2.在宇宙中存在一些遠離其他恒星的、由質(zhì)量相等的三顆行星組成的三星體統(tǒng)，已知其中一種形式是三顆星位于等邊三角形的三個頂點上，并沿外接于等邊三角形的圓軌道運行，假設(shè)每個星體的質(zhì)量均為m，引力常量為G，星體的間距為a，忽略其他星體對三星系統(tǒng)的作用力，求解每顆行星所受萬有引力的合力？
A
B
C
FC
FB
F合
解：行星A受到C和B的萬有引力FB、FC，根據(jù)萬有引力定律得：
故萬有引力的合力沿∠CAB的角平分線，利用力的合成可知：
3．如圖所示，一個質(zhì)量為 M 的勻質(zhì)實心球，半徑為 R。從球內(nèi)挖去一個直徑為 R 的小球，放在距離為 d 的地方，求兩者之間的引力。
處理方法：
割補法處理不規(guī)則物體產(chǎn)生萬有引力問題：
本質(zhì)：
將不規(guī)則物體對空間中某質(zhì)點的引力，視為填充后的規(guī)則物體和填充部分各自對質(zhì)點引力的差值。
是通過填和補，使得原來殘缺物體變成規(guī)則情形。
填補完整后的實心球?qū)π∏虻囊Γ?br/>剩余部分對右側(cè)小球的引力為：
填補的小球?qū)τ覀?cè)小球的引力為：
【解析】
萬有引力定律
行星與太陽的引力
月—地檢驗
萬有引力定律
猜想
驗證
結(jié)論
內(nèi)容
表達式
引力常量
適用條件
課堂小結(jié)：
新課入
課堂小結(jié)

展開更多......

收起↑