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1、6-3 6-3 万有引力定律万有引力定律为什么行星不会飞离太阳呢?为什么月亮也不会飞离地球呢?为什么苹果会落地呢?行星绕太阳运动、月亮绕地球运动、苹果落地、这些现象引起了牛顿的沉思。一、牛顿是怎样发现万有引力定律的?1、牛顿的思考:(1)“天上的力”和“人间的力”是不是同一种力,遵循相同的规律呢?(2)地球表面的重力是否能延伸到很远的地方,会不会作用到月球上呢?2、牛顿的猜想:苹果与月球受到的引力可能是同一种力!这种力可能都遵从与距离平方成反比的关系。根据下列数据(当时可以测量),如何证明月亮受力满足“平方反比”的关系?计算验证:计算结果:3、牛顿是怎样进行“月地检验”的?地表重力加速度:g=
2、9.8 m/s2地球半径:R=6400103m月亮周期:T=27.3天2.36106 s月亮轨道半径:r 60R=3.84108m?数据表明,地面物体所受地球的引力、月球所受地球的引力,以及太阳与行星间的引力,真的遵从相同的规律!我们的思想还可以更解放!是否任意两个物体之间都有这样的力呢?二、万有引力定律1、内容:自然界中任何两个物体都相互吸引,引力的大小与物体的质量m1和m2的乘积成正比,与它们之间距离r的二次方成反比。3、G 为引力常量,G G=6.6710=6.6710-11-11 N m N m2 2/kg/kg2 2,由卡文迪许用扭秤测出的2、表达式:4、适用条件:r 是质点与质点之
3、间的距离(或者是均匀球体球心之间的距离)。思考:若一质量为m的物体放于地球的球心(地球质量为 M,半径为R);问物体受到的引力多大?A公式中 G 为引力常量,它是由实验测得的,而不是人为规定的B当 r 趋近于零时,万有引力趋近于无穷大Cm1 与 m2 受到的引力总是大小相等的,与 m1、m2 是否相等无关Dm1 与 m2 受到的引力总是大小相等、方向相反的,是一对平衡力例题1、对于万有引力定律的表达式 下面说法中正确的是()AC例题2、如图所示,r 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m1与m2,则两球间万有引力的大小为()r1rr2D 我们人与人之间也一样
4、存在万有引力,可是为什么我们感受不到呢?例题3、估算两个质量 50 kg 的同学相距 0.5 m 时之间的万有引力约有多大?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。三、引力常量的测量扭秤实验1、实验原理:科学方法放大法卡文迪许卡文迪许实验室2、实验结果:G=6.6710-11 N m2/kg23、G 值的物理含义:两个质量为 1 kg 的物体相距 1 m时,它们之间万有引力为 6.6710-11 N4、卡文迪许扭称实验的意义:(1)证明了万有引力的存在,使万有引力定律进入了真正实用的时代;(2)开创了微小量测量的先河,使科学放大思想得到了推广。那么太阳与地球
5、之间的万有引力又是多大呢?已知:太阳的质量为M=2.01030 kg,地球质量为m=5.981024 kg,日、地之间的距离为R=1.51011 mF=GMm/R2 3.51022 N 非常大,能够拉断直径为 9000 km 的钢柱。=3.51022(N)而太阳对质量为 50 kg 的人,引力很小,不到 0.3 N。当然我们感受不到太阳的引力。四、学习思考纵观万有引力定律的发现历程,你觉得科学发现的一般过程是什么?你能概括一下吗?对现象的一般观察;提出假设;运用逻辑(包括数学)得出推论;通过试验对推论进行检验;对假说进行修正和推广。1、已知地球质量大约是 61024 kg,地球半径为 6370 km,地球表面的重力加速度 9.8 m/s2,求:(1)地球表面一质量为 10 kg 物体受到的万有引力?(2)地球表面一质量为 10 kg 物体受到的重力?(3)比较万有引力和重力?2、两颗行星都绕太阳做匀速圆周运动,它们的质量之比 m1m2=p,轨道半径之比 r1r2=q,则它们的公转周期之比 T1T2=_,它们受到太阳的引力之比 F1F2=_。p/q2