高中物理人教版 (2019)必修 第二册万有引力定律教学ppt课件

这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第二册万有引力定律教学ppt课件，共31页。PPT课件主要包含了牛顿的思考，月地检验，牛顿的猜想，牛顿的智慧，阅读教材思考问题，万有引力定律，引力常量，地球表面的重力加速度，若忽略地球自转，由此可得等内容，欢迎下载使用。
一、行星与太阳间的引力
一切物体都有合并的趋势，通过旋转对抗合并的趋势。
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。
在太阳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，并且力的大小与到太阳距离的平方成反比。
由于关于运动和力的清晰概念是在他们以后由牛顿建立的，当时没有这些概念，因此他们无法深入研究！
物体怎样才不会沿直线运动？
行星沿圆或椭圆运动，需要指向圆心或椭圆焦点的力，这个力应该是太阳对它的引力。那么这个力有怎样的定律关系？
牛顿第二定律：F=ma
请尝试推导一下太阳对行星的引力与哪些因素有关。
匀速圆周运动？变速圆周运动？
3、太阳与行星间的引力
G是比例系数，与太阳、行星都没有关系
该式来源于开普勒定律，因此它只适用于行星与太阳间的引力。牛顿从这里又向前走了一大步，他的思想超越了行星与太阳。
太阳与行星之间的引力使得行星不能飞离太阳！
是什么力使地面上的物体不能离开地球？
他们应该是同一种力，遵循同样的规律！
这个力能不能延伸到很远的地方，作用到月球上？
拉住月球使它围绕地球运动的力，使地球表面物体下落的力，太阳与行星之间的作用力也许是同一种力，遵循相同与距离的二次方成反比的规律！
牛顿的这一猜想非常大胆，将天上和地上连接在了一起！
证明苹果、月亮受力满足“平方反比”的关系
月球绕地球公转的向心加速度：
地表重力加速度g=9.8m/s2地球半径R=6400×103 m月球周期T=27.3天≈2.36×106s月球轨道半径r≈60R=3.84×108m
实际测量计算与假设的理论推导结果一致！
地球对月球的力，地球对地面上物体的力，太阳对行星的力，是同一种力,且都遵从“与距离的二次方成反比”的关系！
大胆猜想，小心求证的典范！
既然太阳行星间、地球月球间、地球物体间有引力，那么任何两个有质量的物体间是否也都有这样的引力呢？
牛顿的这一大胆的推广，充分体现了牛顿非凡的智慧！
自然界中任何两个物体都相互吸引，引力的大小与这两个物体的质量的乘积成正比，与它们之间距离的二次方成反比。
其中G为引力常量，r为两物体的中心距离。
4.万有引力定律适用的条件
（2）质量分布均匀的球体与球外质点之间，r为质点到球心间的距离。
当r趋向于0时，尽管两物体的质量很小，两物体之间的万有引力F将趋向于无穷大，两物体将吸在一起无法分开？
万有引力是普遍存在的，但万有引力定律是有适用条件的！
（3）质量分布均匀的球体之间，r为球心间的距离。
【典例1】　下列关于行星对太阳的引力的说法，正确的是(　　)A．行星对太阳的引力与太阳对行星的引力是同一性质的力B．行星对太阳的引力与太阳的质量成正比，与行星的质量无关C．太阳对行星的引力大于行星对太阳的引力D．行星对太阳的引力大小与太阳的质量成正比，与行星和太阳的距离成反比
亨利·卡文迪什Henry Cavendish1731年—1810年化学家、物理学家
G=6.67×10-11 Nm2/kg2
扭秤实验巧妙地将微小量进行放大，开创了测量弱力的新时代。
1798年，英国物理学家卡文迪许巧妙地利用扭秤装置,第一次在实验室里对两个铅球间的引力大小F做了精确测量和计算，比较准确地测出了引力常量G的数值。
1、用实验证明了万有引力的存在2、使万有引力定律公式有了真正的实用价值
剑桥大学卡文迪什实验室物理学的许多重大发现是在这里做出的,走出29名诺贝尔奖获得者
科学规律发现的过程往往是大胆猜想和严格求证的结合. 物理学的许多重大理论的发现，不是简单的实验结果的总结，它需要直觉和想象力、大胆的猜想和假设，再引入合理的模型，需要深刻的洞察力、严谨的数学处理和逻辑思维，那常常是一个充满曲折和艰辛的过程。但其中又处处闪烁着智慧的光芒！
思考：我们人与人之间也一样存在万有引力，可是为什么我们感受不到呢？
估算两个质量 50 kg 的同学相距 0.5 m 时之间的万有引力约有多大？
=6.67×10-7 N
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。
估算地球与50kg同学之间的万有引力又有多大呢？（地球质量为M = 6.0×1024 kg，地球半径为R= 6.4×106m)
万有引力的宏观性： 引力在天体与天体间,天体与物体间才比较显著,在通常物体间的引力可忽略不计.
1．2019年1月，我国嫦娥四号探测器成功在月球背面软着陆。在探测器“奔向”月球的过程中，用h表示探测器与地球表面的距离，F表示它所受的地球引力，能够描述F随h变化关系的图像是(　　)
2．2021年4 月 29 日 11 时 22 分我国空间站“天和”核心舱发射成功。在地球引力作用下，绕地球做匀速圆周运动，已知地球的质量为m地，地球的半径为R，“天和”的质量为m，离地面的高度为h，引力常量为G，则地球对“天和”的万有引力大小为(　　)
五、万有引力和重力的关系
1、地球表面上的物体所受到的万有引力的大小是否变化？方向如何？
(2)当物体在赤道上时
例1、赤道上m=1kg的物体地球对其万有引力和所需向心力的比较
结论：在地球表面万有引力近似等于重力。
小结：g随纬度的增加而增大
物体在高空中受到的地球的引力近似它在高空中的重力。
所以，在高空处重力加速度
若地球质量未知，该处重力加速度又该如何表示
小结：g随高度的增加而减小
活学活用1：火星的质量是地球质量的1/10，其半径是地球半径的一半，如果地球上质量为60Kg的人到火星上去，此人在火星表面的质量是 ，重力是 。
【典例4】　用弹簧测力计测量一个相对于地球静止且质量为m的小物体的重力，随测量位置的变化可能会有不同的结果。已知地球质量为m地，引力常量为G，将地球视为半径为R、质量均匀分布的球体。下列说法正确的是(　　)
1．地球可近似看成球形，由于地球表面上物体都随地球自转，所以有(　　)A．物体在赤道处受到的地球引力等于两极处，而重力小于两极处B．赤道处的角速度比南纬30°大C．地球上物体的向心加速度都指向地心，且赤道上物体的向心加速度比两极处大D．地面上的物体随地球自转时提供向心力的是重力
3．据报道，在太阳系外发现了首颗“宜居”行星，设其质量为地球质量的k倍，其半径为地球半径的p倍，由此可推知该行星表面的重力加速度与地球表面重力加速度之比为(　　)