《萬有引力定律》主要內(nèi)容一、行星與太陽間的引力二、月-地檢驗(yàn)三、萬有引力定律四、引力常量主要內(nèi)容一、行星與太陽間的引力二、月-地檢驗(yàn)三、萬有引力定律四、引力常量說明：1.看作勻速圓周運(yùn)動2.拓展內(nèi)容加行星環(huán)繞太陽的原因？一、行星與太陽間的引力

1.定性關(guān)系

什么模型？一、行星與太陽間的引力

1.定性關(guān)系

什么模型？一、行星與太陽間的引力

1.定性關(guān)系

什么模型？太陽引力F什么因素？F與m、r有關(guān)1.定性關(guān)系：

F與m、r有關(guān)2.定量關(guān)系（1）F

與r？一、行星與太陽間的引力

m日

如何表達(dá)an？（1）F

與r？m日

（1）F

與r？如何表達(dá)an？m日

行星所需的向心力多大？

（1）F

與r？m日

牛頓第二定律需

行星所需的向心力多大？（1）F

與r？

m日

牛頓第二定律供需

（1）F

與r？行星所受的引力多大？

m日

半徑r和周期T的關(guān)系？牛頓第二定律

（1）F

與r？m日

開普勒第三定律

（1）F

與r？牛頓第二定律

m日

牛頓第二定律

開普勒第三定律

（1）F

與r？

m日

牛頓第二定律

開普勒第三定律

（1）F

與r？

m日

一、行星與太陽間的引力

1.定性關(guān)系2.定量關(guān)系（1）F

與r？（2）F與M日？

一、行星與太陽間的引力

1.定性關(guān)系2.定量關(guān)系（1）F

與r？（2）F與M日？

mM日

一、行星與太陽間的引力

1.定性關(guān)系2.定量關(guān)系（1）F

與r？（2）F與M日？

一、行星與太陽間的引力

1.定性關(guān)系2.定量關(guān)系（1）F

與r？（2）F與M日？

1.定性關(guān)系2.定量關(guān)系（1）F

與r？（2）F與M日？

1.定性關(guān)系2.定量關(guān)系（1）F

與r？（2）F與M日？

一、行星與太陽間的引力

1.定性關(guān)系2.定量關(guān)系（1）F

與r？（2）F與M？

G

常量，

與太陽、行星都沒有關(guān)系F與r、m有關(guān)

二、月-地檢驗(yàn)

二、月-地檢驗(yàn)

假設(shè)1行星與太陽間，衛(wèi)星與地球間的作用力是同一性質(zhì)的。

二、月-地檢驗(yàn)

如何驗(yàn)證

二、月-地檢驗(yàn)

1.地心系兩衛(wèi)星模型

如何驗(yàn)證

12地

<1>供需

12地

<1>供需

<2>

12地

<1>供需

<2>

12地

二、月-地檢驗(yàn)

2.地心系蘋果月球模型如何驗(yàn)證

假設(shè)2地球?qū)μO果的吸引也是同一種引力。

<1>

<2>

12地

蘋月地

<月>

蘋月地

<蘋><月>

蘋月地

<蘋><月>

<蘋>

<月>

蘋月地

<蘋>

<月>

蘋月地

二、月-地檢驗(yàn)

三、萬有引力定律

1.內(nèi)容

三、萬有引力定律

1.內(nèi)容牛頓三、萬有引力定律

2.追求簡潔統(tǒng)一開普勒牛頓哥白尼四、引力常量

卡文迪什四、引力常量

四、引力常量

2.測量

依據(jù)：

裝置：卡文迪什扭秤石英絲石英絲引力F

太小，怎么辦？三次放大：石英絲三次放大：增大F的力臂引力F

太小，怎么辦？石英絲三次放大：增大F的力臂平面鏡反射石英絲三次放大：增大F的力臂平面鏡反射增大平面鏡與標(biāo)尺間距離論證

啟示觀察現(xiàn)象推導(dǎo)練習(xí)

若我們知道磁場對電子的作用力f

與電子運(yùn)動的速度v

有關(guān),又發(fā)現(xiàn)電子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動的半徑r

與電子運(yùn)動的速度v

成正比。

據(jù)此你能推出f

與v

的關(guān)系嗎？論證假設(shè)啟示論證證據(jù)啟示假設(shè)如何推導(dǎo)出引力與距離的平方成反比？如何檢驗(yàn)萬有引力定律？思考探究一行星與太陽間的引力情境導(dǎo)引行星所做的勻速圓周運(yùn)動與我們平常生活中見到的勻速圓周運(yùn)動是否符合同樣的動力學(xué)規(guī)律?如果是,分析行星的受力情況。要點(diǎn)提示

行星所做的勻速圓周運(yùn)動與平常我們見到的勻速圓周運(yùn)動一樣,符合同樣的動力學(xué)規(guī)律,遵守牛頓第二定律F=。行星受到太陽的吸引力,此力提供行星繞太陽運(yùn)轉(zhuǎn)的向心力。知識歸納1.模型簡化(1)將行星繞太陽的橢圓運(yùn)動看成勻速圓周運(yùn)動,太陽對行星的引力提供了行星做勻速圓周運(yùn)動的向心力。(2)將天體看成質(zhì)點(diǎn),且質(zhì)量集中在球心上。如圖所示。2.太陽對行星的引力(1)推導(dǎo)(2)結(jié)論太陽對不同行星的引力,與行星的質(zhì)量m成正比,與行星和太陽間距離r的二次方成反比。3.行星對太陽的引力

4.行星與太陽間的引力

遷移應(yīng)用例1(多選)下列關(guān)于太陽對行星的引力的說法正確的是(

)A.太陽對行星的引力提供行星做勻速圓周運(yùn)動的向心力B.太陽對行星引力的大小與太陽的質(zhì)量成正比,與行星和太陽間的距離的二次方成反比C.太陽對行星的引力是由實(shí)驗(yàn)得出的D.太陽對行星的引力規(guī)律是由開普勒行星運(yùn)動規(guī)律和行星繞太陽做勻速圓周運(yùn)動的規(guī)律推導(dǎo)出來的答案

AD解析

太陽對行星的引力提供行星做勻速圓周運(yùn)動的向心力,其大小是牛頓結(jié)合開普勒行星運(yùn)動定律和圓周運(yùn)動規(guī)律推導(dǎo)出來的,它不是實(shí)驗(yàn)得出的,但可以通過天文觀測來檢驗(yàn)其正確性,故選項(xiàng)A、D正確,C錯誤。太陽對行星的引力大小與行星的質(zhì)量成正比,與行星和太陽間距離的二次方成反比,故選項(xiàng)B錯誤。規(guī)律方法

正確認(rèn)識太陽與行星間的引力(1)太陽與行星間的引力大小與三個因素有關(guān):太陽質(zhì)量、行星質(zhì)量、太陽與行星間的距離。太陽與行星間引力的方向沿著二者的連線方向。(2)太陽與行星間的引力是相互的,遵守牛頓第三定律。答案

C探究二對萬有引力定律的理解情境導(dǎo)引如圖甲所示,兩個挨得很近的人之間的萬有引力是不是很大呢?如圖乙所示,設(shè)想將一個小球放到地球的中心,小球受到的萬有引力又是多少呢?要點(diǎn)提示

兩個挨得很近的人,不能看作質(zhì)點(diǎn),不能根據(jù)萬有引力定律求他們間的萬有引力。小球放到地球的中心,萬有引力定律已不適用。地球的各部分對小球的吸引力是對稱的,對稱抵消,小球受的萬有引力是零。知識歸納2.萬有引力的四個特性

特性內(nèi)

容普遍性萬有引力不僅存在于太陽與行星、地球與月球之間,宇宙間任何兩個有質(zhì)量的物體之間都存在著這種相互吸引的力相互性兩個有質(zhì)量的物體之間的萬有引力是一對作用力和反作用力,總是滿足大小相等,方向相反,作用在兩個物體上宏觀性地面上的物體之間的萬有引力一般比較小,與其他力比較可忽略不計(jì),但在質(zhì)量巨大的天體之間或天體與其附近的物體之間,萬有引力起著決定性作用特殊性兩個物體之間的萬有引力只與它們本身的質(zhì)量和它們間的距離有關(guān),而與它們所在空間的性質(zhì)無關(guān),也與周圍是否存在其他物體無關(guān)畫龍點(diǎn)睛

任何有質(zhì)量的物體間都存在萬有引力,一般情況下,質(zhì)量較小的物體之間萬有引力忽略不計(jì),只考慮天體間或天體對其附近的物體的萬有引力。遷移應(yīng)用例2有一質(zhì)量為m0、半徑為R的密度均勻球體,在距離球心O為2R的地方有一質(zhì)量為m的質(zhì)點(diǎn),現(xiàn)在從質(zhì)量為m0的球體中挖去一半徑為

的小球體,如圖所示,求剩下部分對m的萬有引力F的大小。規(guī)律方法“填補(bǔ)法”在引力求解中的應(yīng)用挖去一球體后,剩余部分不再是質(zhì)量分布均勻的球體,不能直接利用萬有引力定律公式求解。可先將挖去部分補(bǔ)上來求引力,求出完整球體對質(zhì)點(diǎn)的引力F1,再求出被挖去部分對質(zhì)點(diǎn)的引力F2,則剩余部分對質(zhì)點(diǎn)的引力為F=F1-F2。變式訓(xùn)練2如圖所示,一個質(zhì)量為m的勻質(zhì)實(shí)心球,半徑為R。如果從球的正中心挖出一個直徑為R的球,放在相距為d的地方。求兩球之間的引力大小。探究三萬有引力與重力的關(guān)系情境導(dǎo)引如圖所示,人站在地球(地球被視為規(guī)則的球體)的不同位置,比如赤道、兩極或者其他位置,人隨地球的自轉(zhuǎn)而做半徑不同的勻速圓周運(yùn)動,請思考:(1)人在地球的不同位置,受到的萬有引力大小一樣嗎?(2)人在地球的不同位置,哪個力提供向心力?大小相同嗎?受到的重力大小一樣嗎?要點(diǎn)提示

(1)根據(jù)萬有引力定律F=G可知,人在地球的不同位置,受到的萬有引力大小一樣。(2)萬有引力的一個分力提供人隨地球轉(zhuǎn)動需要的向心力,在地球的不同位置,向心力不同,重力是萬有引力的另一個分力,所以人在地球的不同位置,受的重力大小不一樣。知識歸納1.重力為地球引力的分力

2.重力和萬有引力的大小關(guān)系(1)重力與緯度的關(guān)系如圖所示。

(2)重力、重力加速度與高度的關(guān)系。由于地球的自轉(zhuǎn)角速度很小,所以一般情況下可忽略自轉(zhuǎn)的影響。

遷移應(yīng)用點(diǎn)撥地球表面的重力加速度和在離地心距離為4R處的重力加速度均由地球?qū)ξ矬w的萬有引力產(chǎn)生,在不考慮地球自轉(zhuǎn)的情況下,物體在某一位置所受萬有引力跟其重力相等。答案

D規(guī)律方法

萬有引力和重力關(guān)系的處理方法

變式訓(xùn)練3火星的質(zhì)量和半徑分別約為地球的,地球表面的重力加速度為g,則火星表面的重力加速度約為(

)A.0.2g B.0.4g C.2.5g D.5g答案

B變式訓(xùn)練