万有引力定律课件94601.pptx

物理学习中有很多的规律要学习，而物理学习中有很多的规律要学习，而纵观规律的发现过程我们可以发现它纵观规律的发现过程我们可以发现它们们都遵循一定的规律都遵循一定的规律，我们对学习过，我们对学习过的帕斯卡定律，阿基米德原理，牛顿的帕斯卡定律，阿基米德原理，牛顿运动定律等物理规律的学习进行总结，运动定律等物理规律的学习进行总结，可以发现这些规律的探究过程可以发现这些规律的探究过程都是按都是按科学探究的一般流程科学探究的一般流程发现的。所以今发现的。所以今天我就以万有引力定律的学习来探究天我就以万有引力定律的学习来探究怎样利用怎样利用科学探究的一般方法科学探究的一般方法来学习来学习物理规律。物理规律。伽利略与落体运动伽利略与落体运动复习思考复习思考请回顾加利略推翻亚里士多德的落体运动观点请回顾加利略推翻亚里士多德的落体运动观点的过程，概括一下伽利略科学发现的一般过程是的过程，概括一下伽利略科学发现的一般过程是什么？什么？提出问题、作出假设；提出问题、作出假设；对现象的一般观对现象的一般观察；察；通过试验对推论进行检验；通过试验对推论进行检验；运用逻辑运用逻辑（包括数学）得出推论；（包括数学）得出推论；对假说进行修正和对假说进行修正和推广。请按科学研究过程的顺序将基本要素排出推广。请按科学研究过程的顺序将基本要素排出正确的顺序（只填序号正确的顺序（只填序号）答案：答案：。伽利略探究过程总结：伽利略探究过程总结：伽利略的科学研究方法对现象的一般观察；对现象的一般观察；提出问题、做出假设；提出问题、做出假设；运用逻辑（包括数学）得出推论；运用逻辑（包括数学）得出推论；通过实验对推论进行检验；通过实验对推论进行检验；对假说进行修正和推广对假说进行修正和推广伽利略所伽利略所开创开创的这套科学研究方法，的这套科学研究方法，一直指导一直指导着在他之后着在他之后的科学工作者的科学工作者进行科学探究。进行科学探究。万有引力定律万有引力定律Newtons Law of Universal Gravitation_苹果和牛顿苹果和牛顿 1666年夏末一个温暖的年夏末一个温暖的夜晚，在英格兰林肯郡乌尔斯夜晚，在英格兰林肯郡乌尔斯索普索普，一个年轻人坐在苹果一个年轻人坐在苹果树下思考着，他头顶的树枝中树下思考着，他头顶的树枝中有样东西晃动起来，一个历史有样东西晃动起来，一个历史上最著名的苹果落了下来，正上最著名的苹果落了下来，正好打在好打在23岁的牛顿头上，岁的牛顿头上，于是于是.。一个伟大的定律一个伟大的定律万有引力定律万有引力定律诞生了！诞生了！伽利略科学研究方法伽利略科学研究方法对现象的一般观察；对现象的一般观察；为什么行星不会飞离太阳?行星和太阳之间存在引力行星和太阳之间存在引力!太阳与行星间的引力满足以下关系：太阳与行星间的引力满足以下关系：即引力的大小与二者距离的平方成反比即引力的大小与二者距离的平方成反比为什么苹果和水会落地？苹果与水苹果与水和地球之和地球之间存在引间存在引力力为什么月球也不会飞离地球呢？月球和地球之间存在引力月球和地球之间存在引力为什么苹果和水会落地？苹果与水苹果与水和地球之和地球之间存在引间存在引力力伽利略科学研究方法伽利略科学研究方法对现象的一般观察；对现象的一般观察；月球和地球之间存在引力月球和地球之间存在引力行星和太阳之间存在引力行星和太阳之间存在引力!苹果与水和地球之间存在引力苹果与水和地球之间存在引力地球表面的重力能否延地球表面的重力能否延伸到很远的地方，会不会作伸到很远的地方，会不会作用到月球上？用到月球上？地球和月球之间的吸引地球和月球之间的吸引力会不会与地球吸引苹果的力会不会与地球吸引苹果的力是同一种力呢？力是同一种力呢？拉住月球使它绕地球运拉住月球使它绕地球运动的力，与拉着苹果使它下动的力，与拉着苹果使它下落的力，以及众行星与太阳落的力，以及众行星与太阳之间的作用力也许真的是同之间的作用力也许真的是同一种力，遵循相同的规律一种力，遵循相同的规律?牛顿的思考伽利略科学探究方法伽利略科学探究方法提出问题提出问题牛顿的猜想牛顿的猜想这些力是这些力是同一种性同一种性质质的力，并且都的力，并且都遵遵从从与距离的平方成与距离的平方成反比反比的规律。的规律。当然这仅仅是猜想，当然这仅仅是猜想，还需要事实来检验！还需要事实来检验！伽利略科学探究方法伽利略科学探究方法做出假设；做出假设；地表重力加速度：地表重力加速度：g g=9.8 m/s=9.8 m/s2 2地球半径：地球半径：R R=640010=6400103 3m m月球周期：月球周期：T T=27.3=27.3天天2.36102.36106 6 s s月球轨道半径：月球轨道半径：r r60R=3.841060R=3.84108 8m m在当时科学家们通过天文观察已经获得了在当时科学家们通过天文观察已经获得了地球与月球之间的一些数据和天体规律地球与月球之间的一些数据和天体规律太阳与行星间的引力满足以下关系：太阳与行星间的引力满足以下关系：Rr“月月地地”检验示意图检验示意图检验目的：检验目的：地球和月球之间的吸地球和月球之间的吸引力是否与地球吸引苹果的引力是否与地球吸引苹果的力为同一种力力为同一种力逻辑推理逻辑推理 根据牛顿第二定律，知：根据牛顿第二定律，知：伽利略科学研究方法伽利略科学研究方法运用逻运用逻辑（包括数学）得出推论；辑（包括数学）得出推论；假设逻辑推理假设逻辑推理:Rr“月月地地”检验示意检验示意图图地表重力加速度：地表重力加速度：g g=9.8 m/s=9.8 m/s2 2地球半径：地球半径：R R=640010=6400103 3m m月球周期：月球周期：T T=27.3=27.3天天2.36102.36106 6 s s月球轨道半径：月球轨道半径：r r60R=3.841060R=3.84108 8m m求：月球绕地球的向心加速度求：月球绕地球的向心加速度？即证明即证明Rr“月月地地”检验示意图检验示意图根据向心加速度公式根据向心加速度公式,有：有：=2.72=2.7210-3m/s2即即：伽利略科学探究方法伽利略科学探究方法通过通过实验对推论进行检验实验对推论进行检验观测验证观测验证:数据表明，地面物体所受地球的引力，月球所受地球的引力，与太阳、行星间的引力，真的遵从相同的规律！通过月地检验证明了天体之间的引力与地面通过月地检验证明了天体之间的引力与地面物体间的引力是同一种力，牛顿根据伽利略物体间的引力是同一种力，牛顿根据伽利略科学研究方法对结论又进行了推广。科学研究方法对结论又进行了推广。伽利略科学探究方法伽利略科学探究方法对假说进行修正对假说进行修正和推广和推广牛顿将这个规律推广到任何物体间都有牛顿将这个规律推广到任何物体间都有相同规律的吸引力相同规律的吸引力万有引力定律万有引力定律33、表达式表达式：自然界中自然界中任何任何两个物体都两个物体都相互相互吸引吸引,引力的引力的方向方向在它们的连线上，引力的在它们的连线上，引力的大小大小与物体的质量与物体的质量 和和 的乘积成正比的乘积成正比,与它们之间距离的二次方成反比与它们之间距离的二次方成反比.11、内容：内容：22、方向：方向：在两物体的连线上在两物体的连线上过程总结：纵观牛顿万有引力规律的发现历程，我们可以看到牛顿就是采用了伽利略的科学研究方法对现象的一般观察；对现象的一般观察；提出问题、做出假设；提出问题、做出假设；运用逻辑（包括数学）得出推论；运用逻辑（包括数学）得出推论；通过实验对推论进行检验；通过实验对推论进行检验；对假说进行修正和推广对假说进行修正和推广44、的具体含义：、的具体含义：对对于于可可以以看看做做质质点点的的物物体体，r r为为两两个个质质点点之间的距离之间的距离 所所谓谓质质点点，即即两两物物体体的的形形状状和和大大小小对对它它们们之之间间的距离而言的距离而言,影响很小影响很小,可以忽略不计可以忽略不计.对对于于质质量量分分布布均均匀匀的的球球体体，r r为为两两个个球球心心之间的距离之间的距离.m1m2r两物体的距离两物体的距离r指指“哪两部分距离哪两部分距离”？引力常量单位：大小：G 是比例系数，叫做是比例系数，叫做引力常量引力常量，适用于任何两个物体，适用于任何两个物体.卡文迪许卡文迪许 100多年后，由英国多年后，由英国物理学家卡文迪许测出物理学家卡文迪许测出扭秤实验的测量结果万有引力常量万有引力常量万有引力定律通过实验检验是正确的 思考：我们人与人之间也应该存在万有引力，可是为什么我们感受不到呢？例题1、估算两个质量 50 kg 的同学相距 0.5 m 时之间的万有引力的数量级约有多大？=6.6710-7 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。解：解：例题例题2 2：那么太阳与地球之间的万有引力的数量级又：那么太阳与地球之间的万有引力的数量级又是多大呢？（太阳的质量为是多大呢？（太阳的质量为M M=2.010=2.01030 30 kgkg，地球质量，地球质量为为m m=6.010=6.01024 24 kgkg，日、地之间的距离为，日、地之间的距离为=1.5101.51011 11 m)m)3.51022 N 非常大，能够拉断直径为 9000 km9000 km 的钢柱=3.51022N解：解：知识回顾万有引力万有引力古人古人观点观点牛顿牛顿思考思考理论理论演算演算总结总结规律规律建模建模理想化理想化类比类比推导推导自我测评自我测评1 1、如图所示，、如图所示，r r 虽然大于两球的半径，但两虽然大于两球的半径，但两球的半径不能忽略，而球的质量分布均匀，大小分别为球的半径不能忽略，而球的质量分布均匀，大小分别为m m1 1与与m m2 2，则两球间万有引力的大小为，则两球间万有引力的大小为 ()()r1rr2D公式中的公式中的r应为球心之间的距离应为球心之间的距离自我测评自我测评2 2、关于万有引力的说法，正确的有、关于万有引力的说法，正确的有()()A A物体落到地面上，说明地球对物体有引力，物体物体落到地面上，说明地球对物体有引力，物体对地球没有引力对地球没有引力 B B万有引力定律是牛顿在总结前人研究的基础上发万有引力定律是牛顿在总结前人研究的基础上发现的现的 C C地面上自由下落的苹果和天空中运行的月亮，受地面上自由下落的苹果和天空中运行的月亮，受到的都是地球的万有引力到的都是地球的万有引力 D D 中的中的G G是一个比例常数，是没有单位的是一个比例常数，是没有单位的BCBC万有引力具有相互性万有引力具有相互性G的单位是的单位是课余作业书面作业：课本书面作业：课本41页页“问题与练习问题与练习”2、3题题Rr“月月地地”检验示意检验示意图图月月-地检验地检验 月球和地球之间存在引力月球和地球之间存在引力月球受到地球的引力月球受到地球的引力F F1 1是与它同质量的物体在地是与它同质量的物体在地面附近受到地球引力面附近受到地球引力F F2 2 的几分之一？的几分之一？月球的向心加速度月球的向心加速度a a是与它同质量的物体在地面是与它同质量的物体在地面附近重力加速度附近重力加速度g g的几分之一？的几分之一？月球轨道半径即月月球轨道半径即月-地的距离地的距离r r为地球为地球半径半径R R的的6060倍倍,地球半径地球半径R R=6.410=6.4106 6m m,月球月球的公转周期的公转周期T=27T=27天天,重力加速度重力加速度g=9.8m/sg=9.8m/s2 2.1.1.对比依据对比依据:地面附近，苹果距地心间距等于地球半径地面附近，苹果距地心间距等于地球半径R，地面处地球对苹果的引力，使苹果自由下落的地面处地球对苹果的引力，使苹果自由下落的加速度为加速度为g。2.2.假设逻辑推理假设逻辑推理:月球绕地球做圆周运动的半径月球绕地球做圆周运动的半径r=60R，若将苹果，若将苹果放在月球轨道处，由放在月球轨道处，由“反平方比反平方比”规律，引力规律，引力应减小到地面附近引力的应减小到地面附近引力的1/602，月球轨道处的，月球轨道处的加速度应为地面处重力加速度的加速度应为地面处重力加速度的1/602。3.3.观测验证观测验证:月球绕地球做圆周运动的周期月球绕地球做圆周运动的周期T=27.3天天,代入向代入向心加速度公式心加速度公式a=r(2/T)2,得a=g/602。