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,2,万有引力定律,第三章,万有引力定律,第1页,学习,目标,1.,了解万有引力定律得出思维过程，知道地球上物体下落与天体运动统一性,.,2.,了解万有引力定律含义，知道万有引力定律普遍性，会用万有引力定律处理相关问题,.,3.,了解引力常量,G,测定在科学历史上重大意义,.,第2页,内容索引,重点探究,启迪思维 探究重点,达标检测,检测评价 达标过关,自主预习,预习新知 扎实基础,第3页,自主预习,第4页,一、与引力相关现象思索,1.,苹果落地原因：苹果受到,.,2.,月球绕地球做圆周运动原因：受到,.,3.,行星围绕太阳运动向心力也是,.,地球吸引力,地球对月球引力,太阳对行星引力,第5页,二、万有引力定律,1.,太阳与行星间引力推导：,(1),太阳对行星引力：,F,_,.,(2),行星对太阳引力：,F,_,.,(3),总结,F,与,F,关系：,F,F,_,.,2.,万有引力定律,(1),内容：任何两个物体之间都存在相互作用,，引力大小与这两个物体质量乘积成,，与这两个物体之间距离,成,.,(2),表示式：,F,_,.,引力,正比,平方,反比,第6页,三、引力常量,1.,测定：在,1798,年，英国物理学家,利用,试验较准确地测出引力常量,.,2.,数值：国际科学联盟理事会科技数据委员会,年推荐引力常量数值为,G,6.672(10),10,11,Nm,2,/kg,2,，通常能够取,G,_,.,3.,意义：使,能进行定量运算，显示出其真正实用价值,.,卡文迪许,扭秤,6.6710,11,Nm,2,/kg,2,万有引力定律,第7页,1.,判断以下说法正误,.,(1),万有引力不但存在于天体之间，也存在于普通物体之间,.(,),(2),引力常量是牛顿首先测出,.(,),(3),物体间万有引力与它们间距离成反比,.(,),(4),依据万有引力定律表示式可知，质量一定两个物体若距离无限靠近，它们间万有引力趋于无限大,.(,),即学即用,答案,第8页,2.,两个质量都是,1 kg,物体,(,可看成质点,),，相距,1 m,时，两物体间万有引力,F,_ N,，一个物体重力,F,_ N,，万有引力,F,与重力,F,比值为,_.(,已知引力常量,G,6.67,10,11,Nm,2,/kg,2,，重力加速度,g,10 m/,s,2,),答案,6.67,10,11,10,6.67,10,12,第9页,重点探究,第10页,一、对太阳与行星间引力了解,1.,两个理想化模型,(1),将行星绕太,阿,阳椭圆运动看成匀速圆周运动,.,(2),将天体看成质点，且质量集中在球心上,.,2.,推导过程,第11页,例,1,(,多项选择,),依据开普勒关于行星运动规律和圆周运动知识知：太阳对行星引力,F,，行星对太阳引力,F,，其中,M,、,m,、,r,分别为太阳质量、行星质量和太阳与行星间距离，以下说法正确是,A.,由,F,和,F,，得,F,F,m,M,B.,F,和,F,大小相等，是作用力与反作用力,C.,F,和,F,大小相等，是同一个力,D.,太阳对行星引力提供行星绕太阳做圆周运动向心力,解析,F,和,F,大小相等、方向相反，是作用力和反作用力，太阳对行星引力提供行星绕太阳做圆周运动向心力，故正确答案为,B,、,D.,解析,答案,第12页,如图,1,所表示，天体是有质量，人是有质量，地球上其它物体也是有质量,.,二、万有引力定律,图,1,导学探究,第13页,(1),任意两个物体之间都存在万有引力吗？为何通常两个物体间感受不到万有引力，而太阳对行星引力能够使行星围绕太阳运转？,答案,答案,任意两个物体间都存在着万有引力,.,但因为地球上物体质量普通很小,(,与天体质量相比,),，地球上两个物体间万有引力远小于地面对物体最大静摩擦力，通常感受不到，但天体质量很大，天体间引力很大，对天体运动起决定作用,.,(2),地球对人万有引力与人对地球万有引力大小相等吗？,答案,相等,.,它们是一对相互作用力,.,第14页,1.,万有引力定律表示式,F,G,，式中,G,为引力常量,.,G,6.67,10,11,Nm,2,/kg,2,，由英国物理学家卡文迪许在试验室中比较准确地测出,.,测定,G,值意义：,(1),证实了万有引力定律存在；,(2),使万有引力定律有了真正实用价值,.,2.,万有引力定律适用条件,严格地说，万有引力定律适合用于计算质点间相互作用引力大小,.,常见情况以下：,(1),适合用于计算两个质量分布均匀球体间万有引力，其中,r,是两个球体球心间距离,.,知识深化,第15页,(2),计算一个均匀球体与球外一个质点间万有引力，其中,r,为球心与质点间距离,.,(3),当两个物体间距离远远大于物体本身大小时，公式也近似适用，其中,r,为两物体质心间距离,.,3.,万有引力特点：,(1),万有引力普遍性,.,万有引力不但存在于星球间，任何客观存在有质量物体之间都存在着这种相互吸引力,.,(2),万有引力相互性,.,两个物体相互作用引力是一对作用力和反作用力，它们大小相等，方向相反，分别作用于两个物体上,.,(3),万有引力宏观性,.,在通常情况下，万有引力非常小，只是在质量巨大星球间或天体与天体附近物体间，它存在才有实际物理意义,.,第16页,例,2,(,多项选择,),对于质量分别为,m,1,和,m,2,两个物体间万有引力表示式,F,，以下说法中正确是,A.,公式中,G,是引力常量，它是由试验得出，而不是人为要求,B.,当两个物体间距离,r,趋于零时，万有引力趋于无穷大,C.,m,1,和,m,2,所受引力大小总是相等,D.,质量大物体受到引力大,答案,解析,第17页,解析,引力常量,G,值是由英国物理学家卡文迪许经过试验测出，,A,正确,.,两个物体之间万有引力是一对作用力与反作用力，它们总是大小相等、方向相反，分别作用在两个物体上，,C,正确，,D,错误,.,当,r,趋于零时，这两个物体不能看成质点，万有引力公式不再适用，,B,错误,.,第18页,对于两个不能看成质点物体间万有引力，不能直接用万有引力公式求解，切不可依据,F,得出,r,0,时,F,结论而违反公式物理含义,.,因为，此时因为,r,0,，物体已不再能看成质点，万有引力公式已不再适用,.,易错提醒,第19页,例,3,如图,2,所表示，两球间距离为,r,，两球质量分布均匀，质量大小分别为,m,1,、,m,2,，半径大小分别为,r,1,、,r,2,，则两球间万有引力大小为,答案,解析,图,2,第20页,针对训练,1,如图,3,所表示，一个质量均匀分布半径为,R,球体对球外质点,P,万有引力为,F,.,假如在球体中央挖去半径为,r,一部分球体，且,r,，则原球体剩下部分对质点,P,万有引力变为,答案,解析,图,3,第21页,第22页,三、重力和万有引力关系,1.,物体在地球表面上所受引力与重力关系,地球在不停地自转，地球上物体伴随地球自转而做圆周运动，做圆周运动需要一个向心力，所以重力不直接等于万有引力而是近似等于万有引力，如图,4,，万有引力为,F,引,，重力为,G,，自转向心力为,F,.,当然，真实情况不会有这么大偏差,.,(1),物体在普通位置时,图,4,F,mr,2,，,F,、,F,引,、,G,不在一条直线上，重力,G,与万有引力,F,引,方向有偏差，重力大小,mg,第23页,(2),当物体在赤道上时，,F,到达最大值,F,max,，,F,max,mR,2,，此时重力最小；,(3),当物体在两极时,F,0,可见只有在两极处重力等于万有引力，其它位置重力小于万有引力,.,第24页,2.,重力与高度关系,第25页,例,4,火星半径是地球半径,，火星质量大约是地球质量,，那么地球表面上质量为,50 kg,宇航员,(,在地球表面重力加速度,g,取,10 m/s,2,),(1),在火星表面上受到重力是多少？,答案,222.2 N,答案,解析,第26页,(2),若宇航员在地球表面能跳,1.5 m,高，那他在火星表面能跳多高？,答案,答案,3.375 m,解析,第27页,针对训练,2,地球与物体间万有引力能够认为在数值上等于物体重力，那么在,6 400 km,高空，物体重力与它在地面上重力之比为,(,R,地,6 400 km),A.2,1B.1,2C.1,4D.1,1k,答案,解析,第28页,达标检测,第29页,1.,(,对万有引力定律了解,),关于万有引力和万有引力定律了解正确是,A.,不能看做质点两物体间不存在相互作用引力,B.,只有能看做质点两物体间引力才能用,F,计算,C.,由,F,知，两物体间距离,r,减小时,(,没有没有限靠近,),，它们之间引,力增大,D.,引力常量大小首先是由牛顿准确测出，且约等于,6.67,10,11,Nm,2,/kg,2,答案,解析,1,2,3,4,第30页,解析,任何物体间都存在相互作用引力，故称万有引力，,A,错；,1,2,3,4,物体间万有引力与它们间距离,r,二次方成反比，故,r,减小，它们间引力增大，,C,对；,引力常量,G,是由卡文迪许首先准确测出，,D,错,.,第31页,2.,(,万有引力公式简单应用,),两个质量分布均匀球体，两球心相距,r,，它们之间万有引力为,10,8,N,，若它们质量、球心间距离都增加为原来,2,倍，则它们之间万有引力为,A.10,8,N B.0.25,10,8,N,C.4,10,8,N D.10,4,N,答案,解析,1,2,3,4,第32页,3.,(,万有引力定律简单应用,),两个完全相同、质量分布均匀实心小铁球紧靠在一起，它们之间万有引力为,F,.,若将两个用同种材料制成半径是小铁球,2,倍实心大铁球紧靠在一起，则两大铁球之间万有引力为,A.2,F,B.4,F,C.8,F,D.16,F,答案,1,2,3,4,解析,第33页,1,2,3,4,第34页,4.,(,重力加速度计算,),设地球表面重力加速度为,g,0,，物体在距离地心,4,R,(,R,是地球半径,),处，因为地球引力作用而产生加速度为,g,，则,为,答案,解析,1,2,3,4,解析,地球表面处重力加速度和距离地心,4,R,处加速度均由地球对物体万有引力产生，所以有：,第35页,
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