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1、孝义市实验中学校孝义市实验中学校1. 了解万有引力定律得出的思路和过程。了解万有引力定律得出的思路和过程。2. 理解万有引力定律的含义，掌握用万有引力定理解万有引力定律的含义，掌握用万有引力定律计算引力的方法。律计算引力的方法。3. 记住引力常量记住引力常量 G 并理解其内涵。并理解其内涵。孝义市实验中学校孝义市实验中学校 导入新课：通过复习太阳与行星间的引力，探究地球与月球、地导入新课：通过复习太阳与行星间的引力，探究地球与月球、地球与地面上的物体之间的作用力是否与太阳与行星间的作用力是同一球与地面上的物体之间的作用力是否与太阳与行星间的作用力是同一性质的力，从而得出了万有引力定律。由万有引
2、力定律得到的一系列性质的力，从而得出了万有引力定律。由万有引力定律得到的一系列科学发现，不仅验证了万有引力定律的正确性，而且表明了自然界和科学发现，不仅验证了万有引力定律的正确性，而且表明了自然界和自然规律是可以被认识的。万有引力定律是所有有质量的物体之间普自然规律是可以被认识的。万有引力定律是所有有质量的物体之间普遍遵循的规律，引力常量的测定不仅验证了万有引力定律的正确性，遍遵循的规律，引力常量的测定不仅验证了万有引力定律的正确性，而且使得万有引力定律能进行定量计算，显示出真正的实用价值。而且使得万有引力定律能进行定量计算，显示出真正的实用价值。 教学过程中的关键是对万有引力定律公式的理解，
3、知道公式的适教学过程中的关键是对万有引力定律公式的理解，知道公式的适用条件。教学中可灵活采用教学方法以便加深对知识的理解，比如讲用条件。教学中可灵活采用教学方法以便加深对知识的理解，比如讲授法、讨论法等。认识卡文迪许实验的重要性，了解将直接测量转化授法、讨论法等。认识卡文迪许实验的重要性，了解将直接测量转化为间接测量这一科学研究中普遍采用的重要方法。为间接测量这一科学研究中普遍采用的重要方法。 通过牛顿在前人的通过牛顿在前人的基础上发现万有引力的思想过程，说明科学研究的长期性、连续性及基础上发现万有引力的思想过程，说明科学研究的长期性、连续性及艰巨性。艰巨性。孝义市实验中学校孝义市实验中学校是
4、什么原因使行星绕太阳公转而没有离开太阳？是什么原因使行星绕太阳公转而没有离开太阳？孝义市实验中学校孝义市实验中学校使行星绕太阳公转不能飞离使行星绕太阳公转不能飞离 太阳。太阳。F行星行星rOMm2MmFGr= =太太行行2M mFr 孝义市实验中学校孝义市实验中学校是什么原因使月球绕地球公转而没有离开地球？是什么原因使月球绕地球公转而没有离开地球？人造卫星绕地球公转的原因呢？人造卫星绕地球公转的原因呢？孝义市实验中学校孝义市实验中学校 地面上的物体，被抛出去后总要落回地面，是地面上的物体，被抛出去后总要落回地面，是什么原因使物体不离开地球呢？什么原因使物体不离开地球呢？孝义市实验中学校孝义市实
5、验中学校 使月球绕地球公转而不飞离使月球绕地球公转而不飞离 地球地球 使苹果不离开地球使苹果不离开地球使行星绕太阳公转而不飞离使行星绕太阳公转而不飞离 太阳。太阳。孝义市实验中学校孝义市实验中学校 太阳对行星的引力太阳对行星的引力 地球对月球的引力地球对月球的引力 地球对地面上苹果的引力地球对地面上苹果的引力也许是同一种力，也许是同一种力，遵从相同规律遵从相同规律122m mFGr= =孝义市实验中学校孝义市实验中学校验证地球对地面上苹果的引力验证地球对地面上苹果的引力 地球对月球的引力地球对月球的引力遵循遵循122m mFGr 1. 假定猜想成立，理论推导假定猜想成立，理论推导 2. 实际测
6、量实际测量 孝义市实验中学校孝义市实验中学校地球对苹果的引力地球对苹果的引力: : 苹果下落的加速度苹果下落的加速度: O果果地地地地2m mFGr= =地地果果地地229.8 m/smFaGgmr= = = = =O地球对月球的引力地球对月球的引力: 月球绕地球公转的加速度：月球绕地球公转的加速度：月月月月地地地地地地月月地地22=(60)m mm mFGGrr= =地地地地月月月月地地地地2221(60)60mGmFaGmrr= = = =32212.7 10m/s60g- -= = = 孝义市实验中学校孝义市实验中学校在牛顿的时代，已能比较精确测定：在牛顿的时代，已能比较精确测定：月球与
7、地球的距离月球与地球的距离 3.8108 m月球公转周期月球公转周期 T = 27.3天天地球的自由落体加速度地球的自由落体加速度 g = 9.8 m/s2求求月球公转的向心加速度月球公转的向心加速度即月球公转轨道半即月球公转轨道半径径 r = 3.8108 mO22822232443.143.810 m/s(27.3243600)2.710m/sarT- - = = =创创创创= = 孝义市实验中学校孝义市实验中学校 太阳对行星的引力太阳对行星的引力 地球对月球的引力地球对月球的引力 地球对地面上苹果的引力地球对地面上苹果的引力是同一种性质的力，是同一种性质的力，都遵偱都遵偱122m mFG
8、r= =孝义市实验中学校孝义市实验中学校地面上的两个物体间是否存在引力？地面上的两个物体间是否存在引力？若地面上的两个物体间存在引力，为何两个物若地面上的两个物体间存在引力，为何两个物 体没有在引力作用下紧靠在一起？体没有在引力作用下紧靠在一起？宇宙中的一切物体间都有引力宇宙中的一切物体间都有引力:122m mFr 事实上，自然界中任何两个有质量的物体间都存在引力。事实上，自然界中任何两个有质量的物体间都存在引力。1687 年牛顿发现万有引力定律。年牛顿发现万有引力定律。孝义市实验中学校孝义市实验中学校1. 内容：内容：自然界中自然界中任何两个物体任何两个物体都相互吸引，引力的方向都相互吸引，
9、引力的方向在它们的连线上，引力的大小在它们的连线上，引力的大小 与物体的与物体的质量质量 m1 和和 m2 的乘的乘积积成正比，与它们之间成正比，与它们之间距离距离 r 的二次方的二次方成反比。成反比。2. 公式：公式：(1) m1、m2 两物体的质量两物体的质量(2) r 两物体间的距离两物体间的距离(3) G 比例系数，叫比例系数，叫引力常量引力常量，适用于任何物体，适用于任何物体，G 的的国际单位国际单位 Nm2/kg2 122m mFGr= =孝义市实验中学校孝义市实验中学校3. 万有引力的理解万有引力的理解(1) 普遍性：普遍性：任何两个物体之间都存在引力（大到天体小到微任何两个物体
10、之间都存在引力（大到天体小到微观粒子），万有引力是自然界中物体间的基本相互作用之一。观粒子），万有引力是自然界中物体间的基本相互作用之一。(2) 相互性：相互性：万有引力也是力的一种，力的作用是相互的，具万有引力也是力的一种，力的作用是相互的，具有相互性，符合牛顿第三定律。有相互性，符合牛顿第三定律。(3) 宏观性：宏观性：通常情况下万有引力非常小，只有在质量巨大的通常情况下万有引力非常小，只有在质量巨大的天体间或天体与物体间它的存在才有宏观的物理意义。在微天体间或天体与物体间它的存在才有宏观的物理意义。在微观世界中，粒子的质量都非常小，粒子间的万有引力很不显观世界中，粒子的质量都非常小，粒子
11、间的万有引力很不显著，万有引力可以忽略不计。著，万有引力可以忽略不计。孝义市实验中学校孝义市实验中学校(1) 理想情况：理想情况：两个质点间引力大小的计算两个质点间引力大小的计算4. 公式公式 的适用条件的适用条件122m mFGr= =(2) 实际情况：实际情况：若两个物体间的距离远大于物体本身大小时，若两个物体间的距离远大于物体本身大小时，两个物体可看成质点。两个物体可看成质点。如：太阳与行星间如：太阳与行星间 地球与月球间地球与月球间rFm2m1FFrMmF孝义市实验中学校孝义市实验中学校(3) 质量分布均匀的两个球体，可视为质量集中于球心。质量分布均匀的两个球体，可视为质量集中于球心。
12、OrFF孝义市实验中学校孝义市实验中学校例例1. 由公式由公式 可知，当两物体之间的距可知，当两物体之间的距离离 时，两个物体可视为质点，公式适用，则时，两个物体可视为质点，公式适用，则两物体之间的引力两物体之间的引力 ，这种观点对吗？，这种观点对吗？122m mFGr 0F 0r 解：当两物体间距离解：当两物体间距离 时，物体不能看成质点，时，物体不能看成质点，公式公式 已不再适用。已不再适用。0r 122m mFGr 孝义市实验中学校孝义市实验中学校 牛顿发现万有引力定律牛顿发现万有引力定律 ，但却无，但却无法算出两个天体间的万有引力大小，因为他不知道法算出两个天体间的万有引力大小，因为他
13、不知道引力常量引力常量 G 的值。的值。122m mFGr 孝义市实验中学校孝义市实验中学校122m mFGr 212FrGm m 孝义市实验中学校孝义市实验中学校1798 年，英国物理学家年，英国物理学家卡文迪许卡文迪许巧妙地利用巧妙地利用扭秤装置，扭秤装置，第一第一次在实验室里对两个铅球间的引力大小次在实验室里对两个铅球间的引力大小 F 做了精确测量和计做了精确测量和计算，比较准确地测出了引力常量算，比较准确地测出了引力常量 G 的数值。的数值。rFrFmm mm 212FrGm m 孝义市实验中学校孝义市实验中学校孝义市实验中学校孝义市实验中学校2 22 2/kg/kgm mN N 11
14、2122122110676. .m mLmLmr rk km mm mFrFrG GL Lk kF Fk kFLFLM MM M rFrFmm mm 孝义市实验中学校孝义市实验中学校G 的含义的含义表示两质量表示两质量 m1 = m2 = 1 kg 的匀质小球，的匀质小球，相距相距 r = 1 m 时万有引力的大小时万有引力的大小111112221 16.67 10N6.67 10N1m mFGr 1122=6.67 10N m /kgG 引力常量通常取引力常量通常取孝义市实验中学校孝义市实验中学校 1. 用实验证明了万有引力的存在。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
15、正的实用价值。使万有引力定律公式有了真正的实用价值。 可以计算天体间的引力大小，可间接计算天体的可以计算天体间的引力大小，可间接计算天体的质量、平均密度等质量、平均密度等 如：根据地球表面的重力加速度可以测定地球的如：根据地球表面的重力加速度可以测定地球的质量。质量。孝义市实验中学校孝义市实验中学校例例2. 根据万有引力定律和牛顿第二定律说明：开普勒第根据万有引力定律和牛顿第二定律说明：开普勒第三定律三定律 r 3/T 2 = k 中中 k 是一个与行星无关，只与太阳有关的是一个与行星无关，只与太阳有关的常量。常量。2224MmGmrrT 太太行行行行建立模型：行星绕太阳近似建立模型：行星绕太
16、阳近似做匀速圆周运动。做匀速圆周运动。由万有引力定律和牛顿第二由万有引力定律和牛顿第二定律得定律得F行行星星rO太太阳阳223=4GMkrT 太太nFF 引引孝义市实验中学校孝义市实验中学校2MmFGr 122m mFGr “天上天上”的力与的力与“人间人间”的力是同一种力的力是同一种力月月 地检验地检验宇宙中一切物体间都有引力宇宙中一切物体间都有引力引力常量引力常量 G 的测量实验的测量实验孝义市实验中学校孝义市实验中学校可见，一般情况下两人之间的引力很小，且小于它们与地可见，一般情况下两人之间的引力很小，且小于它们与地面间的摩擦力，故两人不会吸在一起；受力分析时可不考面间的摩擦力，故两人不
17、会吸在一起；受力分析时可不考虑物体间引力。虑物体间引力。1. 既然任何物体间都存在着引力，为什么当两个人接近时不既然任何物体间都存在着引力，为什么当两个人接近时不会吸在一起？我们通常分析物体的受力时是否需要考虑物体会吸在一起？我们通常分析物体的受力时是否需要考虑物体间的万有引力？请你根据实际情况，应用合理的数据，通过间的万有引力？请你根据实际情况，应用合理的数据，通过计算说明以上两个问题。计算说明以上两个问题。117122260 606.67 10N=2.4 10N1m mFGr 假设两个人均重假设两个人均重 60 kg，相距，相距 1 m，则有，则有孝义市实验中学校孝义市实验中学校2. 大麦
18、哲伦云和小麦哲伦云是银河系外离地球最近的星系大麦哲伦云和小麦哲伦云是银河系外离地球最近的星系(很很遗憾，在北半球看不见遗憾，在北半球看不见)。大麦哲伦云的质量为太阳质量。大麦哲伦云的质量为太阳质量 1010倍，即倍，即 2.01040 kg，小麦哲伦云的质量为太阳质量的，小麦哲伦云的质量为太阳质量的 109 倍，倍，两者相距两者相距 5104 光年，求它们间的引力。光年，求它们间的引力。40391112248282.0 102.0 106.67 10N5 103 10365 24 36001.19 10Nm mFGr 万有引力的宏观性万有引力的宏观性孝义市实验中学校孝义市实验中学校30 2113712216 2(7.1 10)6.67 10N3.4 10N(1.0 10)m mFGr 孝义市实验中学校孝义市实验中学校