1、6.36.3万有引力定律万有引力定律1.1.了解发现万有引力定律的思路和过程了解发现万有引力定律的思路和过程, ,知知道地球上的重物下落与天体运动的统一性。道地球上的重物下落与天体运动的统一性。 2.2.知道万有引力是一种存在于所有物体之知道万有引力是一种存在于所有物体之间的吸引力间的吸引力, ,知道万有引力定律的适用范围。知道万有引力定律的适用范围。3.3.会用万有引力定律解决简单的引力计算会用万有引力定律解决简单的引力计算问题问题, ,知道万有引力定律公式中知道万有引力定律公式中r r的物理意的物理意义义, ,了解引力常量了解引力常量G G的测定在科学历史上的的测定在科学历史上的重大意义。
2、重大意义。学习目标：学习目标：主题主题1:“1:“月月地检验地检验”方案探究方案探究情景情景: :在牛顿时代在牛顿时代, ,重力加速度重力加速度g g、月、月地的距离地的距离r r、月、月球的公转周期球的公转周期T T都能精确地测定。已知地面附近的重力都能精确地测定。已知地面附近的重力加速度加速度g=9.8 m/s2,g=9.8 m/s2,月球绕地球运动的周期为月球绕地球运动的周期为27.327.3天天, ,地球半径为地球半径为R=6.4R=6.4106 m,106 m,月球轨道半径为地球半径的月球轨道半径为地球半径的6060倍。倍。问题问题:(1):(1)在月球轨道上的物体受到的引力在月球轨
3、道上的物体受到的引力F1F1是它在地是它在地面附近受到的引力面附近受到的引力F2 F2 的几分之一的几分之一? ?物体在月球轨道上物体在月球轨道上的加速度的加速度a a是它在地面附近下落的加速度是它在地面附近下落的加速度g g的几分之一的几分之一? ?(2)(2)通过上面的计算结果通过上面的计算结果, ,你能得出什么结论你能得出什么结论? ?主题主题2:2:万有引力定律万有引力定律问题问题: :阅读教材阅读教材“万有引力定律万有引力定律”标题下面的内容标题下面的内容, ,回回答下列问题。答下列问题。(1)(1)把太阳与地球之间、地球与月球之间、地球与地面把太阳与地球之间、地球与月球之间、地球与
4、地面物体之间的引力遵从的规律推广到宇宙万物之间物体之间的引力遵从的规律推广到宇宙万物之间, ,你觉你觉得合适吗得合适吗? ?请发表自己的见解。请发表自己的见解。(2)(2)万有引力定律的内容是什么万有引力定律的内容是什么?(?(写出表达式写出表达式, ,并注明并注明每个符号的单位和物理意义每个符号的单位和物理意义) )(3)(3)万有引力定律的适用条件是什么万有引力定律的适用条件是什么? ?(4)(4)你认为万有引力定律的发现有何深远意义你认为万有引力定律的发现有何深远意义? ?(4)(4)万有引力定律的发现有着重要的物理意义万有引力定律的发现有着重要的物理意义, ,它对物理学、天文学的发展具
5、有深远的影响它对物理学、天文学的发展具有深远的影响; ;它它把地面物体运动的规律和天体运动的规律统一把地面物体运动的规律和天体运动的规律统一起来起来; ;对科学文化发展起到了积极的推动作用对科学文化发展起到了积极的推动作用, ,解放了人们的思想解放了人们的思想, ,给人们探索自然的奥秘建立给人们探索自然的奥秘建立了极大的信心了极大的信心, ,人们有能力了解天地间的各种事人们有能力了解天地间的各种事物。物。知识链接知识链接: :万有引力定律揭示了地面上物体的运万有引力定律揭示了地面上物体的运动与天上物体的运动遵从同一规律动与天上物体的运动遵从同一规律, ,对后来的物对后来的物理学和天文学的发展具
6、有深远的影响。理学和天文学的发展具有深远的影响。万有引力定律：万有引力定律： 1.内容：内容：自然界中任何两个物体都是相互吸引的，引自然界中任何两个物体都是相互吸引的，引力的大小跟这两个物体的质量的乘积成正比，跟它们力的大小跟这两个物体的质量的乘积成正比，跟它们的距离的二次方成反比。的距离的二次方成反比。2.公式公式：G Gm m1 1m m2 2F=F=r r 2 2 3.G：是引力常数，适用于任何两个物体。：是引力常数，适用于任何两个物体。 其标准值为其标准值为G=6.6725910-11Nm2/kg2 通常情况下取通常情况下取G=6.6710-11Nm2/kg2 4.距离距离r的确定的确
7、定 a.若两物体可看作质点，则为两质点间距；若两物体可看作质点，则为两质点间距； b.对于均匀的球体，应是两球心间距。对于均匀的球体，应是两球心间距。万有引力定律的历史意义：万有引力定律的历史意义：17世纪自然科学最伟大的成果之一，第一世纪自然科学最伟大的成果之一，第一次揭示次揭示 了自然界中的一种基本相互作用的了自然界中的一种基本相互作用的规律，在人类认识自然的历史上树立了一座规律，在人类认识自然的历史上树立了一座里程碑。里程碑。在文化发展史上的重大意义：使人们建立在文化发展史上的重大意义：使人们建立了有能力理解天地间的各种事物的信心，解了有能力理解天地间的各种事物的信心，解放了人们的思想，
8、在科学文化的发展史上起放了人们的思想，在科学文化的发展史上起了积极的推动作用。了积极的推动作用。主题主题3:3:万有引力定律的检验万有引力定律的检验引力常量引力常量的测定的测定问题问题: :阅读教材阅读教材“引力常量引力常量”标题下面的内容标题下面的内容, ,回回答下列问题。答下列问题。(1)(1)测定引力常量有何意义测定引力常量有何意义? ?(2)(2)引力常量是由哪位物理学家测出的引力常量是由哪位物理学家测出的, ,它的数值它的数值是多大是多大? ?其大小与物体的种类有关吗其大小与物体的种类有关吗? ?解答解答:(1):(1)万有引力定律的检验需要大量的事实万有引力定律的检验需要大量的事实
9、, ,卡文迪许测定引力常量的实验是其他检验实验无卡文迪许测定引力常量的实验是其他检验实验无法代替的法代替的, ,卡文迪许测定引力常量卡文迪许测定引力常量G,G,表明万有引表明万有引力定律适用于地面的任何两个物体力定律适用于地面的任何两个物体, ,用实验方法用实验方法进一步证明了万有引力定律的普遍适用性。如果进一步证明了万有引力定律的普遍适用性。如果没有没有G G的测出的测出, ,那么万有引力定律在许多问题的应那么万有引力定律在许多问题的应用上将受到限制。正是由于卡文迪许测出了引力用上将受到限制。正是由于卡文迪许测出了引力常量常量G,G,才使得万有引力定律在天文学的发展上起才使得万有引力定律在天
10、文学的发展上起了重要的作用。了重要的作用。引力常量的测量：引力常量的测量：1该实验精妙之处：将不易观察的微小变化该实验精妙之处：将不易观察的微小变化量转化为容易观察的显著变化量，再根据显著量转化为容易观察的显著变化量，再根据显著变化量与微小量的关系，算出微小变化量。变化量与微小量的关系，算出微小变化量。 2卡文迪许在实验室测定引力常量卡文迪许在实验室测定引力常量G，表明，表明万有引力定律适用于地面上的任何两个物体，万有引力定律适用于地面上的任何两个物体，用实验方法进一步证明了万有引力定律的普适用实验方法进一步证明了万有引力定律的普适性；同时使得包括计算星体质量在内的关于万性；同时使得包括计算星
11、体质量在内的关于万有引力定律的定量计算成为可能。有引力定律的定量计算成为可能。思考与讨论思考与讨论 我们人与人之间也一样存在万有我们人与人之间也一样存在万有引力，可是为什么我们感受不到呢？引力，可是为什么我们感受不到呢？ 假设质量均为假设质量均为6060千克的两位同学，相千克的两位同学，相距距1 1米，他们之间的相互作用的万有引力多米，他们之间的相互作用的万有引力多大？大？F=Gm1m2/r2 =6.6710-116060/12 =2.410-7(N) 2.410-7N是一粒芝麻重的几千分之一，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。这么小的力人根本无法察觉到。 那么太阳与地球之
12、间的万有引力又那么太阳与地球之间的万有引力又是多大呢是多大呢？已知：太阳的质量为已知：太阳的质量为M=2.01030kg，地球质量为地球质量为m=5.81025kg，日地之间，日地之间的距离为的距离为R=1.51011kmF=GMm/R2=6.6710112.010306.01024/(1.51011)2 =3.51022(N)3.51022N非常大，能够拉断直径为非常大，能够拉断直径为9000km的钢柱。的钢柱。 而太阳对质量为而太阳对质量为50kg的人，引力很小，不到的人，引力很小，不到0.3N。当然我们感受不到太阳的引力。当然我们感受不到太阳的引力。A.A.公式中的公式中的G G是引力常
13、量是引力常量, ,它是由实验得出的它是由实验得出的, ,而不是人为而不是人为规定的规定的B.B.当两个物体间的距离当两个物体间的距离r r趋于零时趋于零时, ,万有引力趋于无穷大万有引力趋于无穷大C.m1C.m1和和m2m2所受引力大小总是相等的所受引力大小总是相等的D.D.两个物体间的引力总是大小相等两个物体间的引力总是大小相等, ,方向相反方向相反, ,是一对平是一对平衡力衡力【答案答案】AC2.2.要使两物体间的引力减小到原来的要使两物体间的引力减小到原来的1/4,1/4,下列方法可行下列方法可行的是的是( () )。A.A.两物体的距离不变两物体的距离不变, ,质量各减小为原来的一半质
14、量各减小为原来的一半B.B.两物体的距离变为原来的两物体的距离变为原来的2 2倍倍, ,质量各减为原来的一半质量各减为原来的一半C.C.两物体的质量变为原来的一半两物体的质量变为原来的一半, ,距离也减为原来的一距离也减为原来的一半半D.D.两物体的质量都变为原来的两物体的质量都变为原来的2 2倍倍, ,距离不变距离不变3.3.月月地检验的结果说明地检验的结果说明( () )。A.A.地面物体所受地球的引力与月球所受地球的引力是地面物体所受地球的引力与月球所受地球的引力是同一种性质的力同一种性质的力B.B.地面物体所受地球的引力与月球所受地球的引力不地面物体所受地球的引力与月球所受地球的引力不是同一种类型的力是同一种类型的力C.C.地面物体所受地球的引力只与物体的质量有关地面物体所受地球的引力只与物体的质量有关, ,即即G=mgG=mgD.D.月球所受地球的引力除与月球质量有关外月球所受地球的引力除与月球质量有关外, ,还与地球还与地球质量有关质量有关【答案答案】A A【答案答案】D【点评点评】物体间的距离一般是指物体质心间的距离。物体间的距离一般是指物体质心间的距离。万有引力定律万有引力定律F=
