高一物理必修2 6.3《物理萬有引力定律》課件3（人教版）

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歡迎進入物理課堂 第二節(jié)萬有引力定律 教學目的 1 了解萬有引力定律得出的思路和過程 2 理解萬有引力定律的含義并會推導萬有引力定律 3 掌握萬有引力定律 能解決簡單的萬有引力問題 教學重點 萬有引力定律 思考 1 蘋果為什么會落地 2 月亮為什么繞著地球轉(zhuǎn) 3 行星為什么繞著太陽轉(zhuǎn) 4 蘋果落地和行星繞太陽運動是否有相同之處 閱讀課本第一自然段 并思考問題 古代人們認為天體做圓周運動的動力學原因是什么 在行星的周圍有旋轉(zhuǎn)的物質(zhì)作用在行星上 使得行星繞太陽運動 胡克 哈雷等 受到了太陽對它的引力 證明了如果行星的軌道是圓形的 其所受的引力大小跟行星到太陽的距離的二次方成反比 伽利略 1564 1642 一切物體都有合并的趨勢 這種趨勢導致天體做圓周運動 開普勒 1571 1630 一定是受到了來自太陽的類似于磁力的作用才做圓周運動 笛卡爾 1596 1650 關(guān)于行星運動的各種動力學解釋 開普勒時代 牛頓時代的科學家對天體運動又持什么觀點 但從開普勒第一定律知道 行星運動的軌道是橢圓形的 那么在橢圓軌道下這個引力大小是否還和距離成反比呢 牛頓是否證明了這一點呢 牛頓時代的科學家對天體運動的動力學解釋有了更進一步的認識 他們認為行星所以要繞太陽運動是受到了太陽對它的引力作用 并且他們在圓形軌道的前提下證明 這個引力的大小跟行星到太陽距離的二次方成反比 牛頓在前人的基礎(chǔ)上 憑借他超凡的數(shù)學力證明了 如果太陽和行星間的引力與距離的二次方成反比 則行星的軌道應是橢圓 由于我們的數(shù)學能力有限 所以我們把牛頓在橢圓軌道下證明的問題簡化為圓形軌道下來證明 經(jīng)典物理學理論體系的建立者 牛頓 牛頓的萬有引力定律1 發(fā)現(xiàn)過程 為了方便說明問題 我們把行星的橢圓軌道近似地看作圓形軌道 如果認為行星繞太陽做勻速圓周運動 那么 太陽對行星的引力F應為行星所受的向心力 即 r為太陽到行星的距離 v為行星的線速度 m是行星的質(zhì)量 結(jié)論 行星和太陽之間的引力跟行星的質(zhì)量成正比 跟行星到太陽的距離的二次方成反比 牛頓認為 既然這個引力與行星的質(zhì)量成正比 當然也應該和太陽的質(zhì)量成正比 因此 如果用m 表示太陽的質(zhì)量 那么有 根據(jù)牛頓第三定律可知 太陽對行星的引力和行星對太陽的引力是一對相互作用力 是同種性質(zhì)的力 G為常量 在研究了許多不同物體間遵循同樣規(guī)律的引力后 牛頓進一步把這個規(guī)律推廣到自然界中任意兩個物體之間 于1687年正式發(fā)表了萬有引力定律 2 萬有引力定律內(nèi)容 內(nèi)容 自然界中任何兩個物體都是相互吸引的 引力的大小跟這兩個物體的質(zhì)量的乘積成正比 跟它們的距離的二次方成反比 公式 G為常量 叫做引力常量 適用于任何兩個物理 在數(shù)值上等于兩個質(zhì)量都是1kg的物體相距1m時的相互作用力引力常量標準值為 常用值為 萬有引力定律是17世紀自然科學最偉大的成果之一 第一次揭示了自然界中的一種基本相互作用的規(guī)律 在人類認識自然的歷史上樹立了一座里程碑 在文化發(fā)展史上的重大意義 萬有引力定律使人們建立了有能力理解天地間的各種事物的信心 解放了人們的思想 在科學文化的發(fā)展史上起了積極的推動作用 萬有引力定律的意義 請再思考 1 萬有引力是否只存在于行星和天體之間呢 2 能否適用于行星和衛(wèi)星之間 3 萬有引力定律的適用范圍是什么 萬有引力普遍存在于任意兩個有質(zhì)量的物體 太陽和行星 行星和衛(wèi)星 地面上的物體 之間 自然界中一般物體間的萬有引力很小 遠小于地球與物體間的萬有引力和物體間的其它作用力 因而可以忽略不計 但考慮天體運動和人造衛(wèi)星運動問題時必須計算萬有引力 不僅因為這個力非常大 而且萬有引力提供了天體和衛(wèi)星做勻速圓周運動所需的向心力 萬有引力定律給出了物體間萬有引力的定量關(guān)系 需要注意的是萬有引力定律公式只適用于計算兩個質(zhì)點間或兩個均勻球體間的萬有引力 是誰找到了上天的 梯子 呢 是300年前的英國科學家牛頓 英國的博物館里至今保存著一棵蘋果樹的樹干 以作為對牛頓的紀念 相傳 牛頓在劍橋大學畢業(yè)后 本來仍留在大學研究室繼續(xù)搞研究 但不幸那年大學因鼠疫流行而關(guān)閉 無奈回到了故鄉(xiāng) 一面看書 一面整理 思考沒有解決的疑難問題 在一個深秋的傍晚 牛頓像往常一樣坐在院子里的蘋果樹下思索著天體運動問題 忽然 一個被夕陽余輝映得通紅的蘋果從樹上掉下來 正好落在他面前 這個司空見慣的自然現(xiàn)象觸發(fā)了牛頓的靈感 他不禁思索著 把萬物引向地面的這種神奇力量究竟是種什么力 當時 一輪明月懸在天際 他天真地自問道 為什么月亮不落下來呢 經(jīng)過一番苦思冥想 牛頓最后終于發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律 萬有引力定律告訴我們 自然界的萬物 大到天體 小到螞蟻 彼此之間都存在著相互作用的吸引力 吸引力的大小跟兩個物體質(zhì)量的乘積成正比 跟它們的中心間距離的平方成反比 課外知識 練習 1 關(guān)于萬有引力定律說法正確的是 A 天體間萬有引力與它們的質(zhì)量成正比 與他們之間的距離成反比B 任何兩個物體都是相互吸引的 引力的大小跟兩個物體的質(zhì)量的乘積成正比 跟他們的距離的平方成反比C 萬有引力與質(zhì)量 距離和萬有引力常量都成正比D 萬有引力定律對質(zhì)量大的物體適用 對質(zhì)量小的物體不適用 C 2 地球的質(zhì)量約為月球質(zhì)量的8倍 一飛行器在地球與月球之間 當?shù)厍蚝驮虑驅(qū)λ囊Υ笮∠嗟葧r 這時飛行器距地心的距離與距月心的距離之比為 1 9 3 一個半徑比地球大2倍 質(zhì)量是地球36倍的行星 它表面的重力加速度是地球表面的重力加速度的 A 6倍B 18倍C 4倍D 13 5倍 C 同學們 來學校和回家的路上要注意安全 同學們 來學校和回家的路上要注意安全