1、第2节万有引力定律【学习目标】【学习目标】1.1.通过查阅资料，能根据开普勒行星运动定律和牛顿通过查阅资料，能根据开普勒行星运动定律和牛顿第三定律推导出太阳与行星间的引力公式第三定律推导出太阳与行星间的引力公式2.2.通过阅读课本，理解万有引力定律，并能应用万有通过阅读课本，理解万有引力定律，并能应用万有引力公式解答相关问题引力公式解答相关问题【知识梳理知识梳理】一、行星与太阳间的引力一、行星与太阳间的引力二、月二、月地检验地检验三、万有引力定律三、万有引力定律【新课教学】【新课教学】什么力维持行星绕太阳的什么力维持行星绕太阳的公转呢？公转呢？科学的足迹伽利略：一切物体都有合并的趋势、这种趋势
2、导致物体做圆周运动开普勒：受到了来自太阳的类似与磁力的作用笛卡儿：在行星的周围有旋转的物质作用在行星上，使得行星绕太阳运动胡克、哈雷等：受到了太阳对它的引力，证明了如果行星的轨道是圆形的，其所受的引力大小跟行星到太阳的距离的二次方成反比，但没法证明在椭圆轨道规律也成立。牛顿：如果太阳和行星间的引力与距离的二次方成反比，则行星的轨迹是椭圆。并且阐述了普遍意义下的万有引力定律追寻牛顿的足迹追寻牛顿的足迹一一、行星与太阳间的引力一、行星与太阳间的引力1.1.设行星的质量为设行星的质量为m m，速度为，速度为v v，行星到太阳的距离为，行星到太阳的距离为r r，则行星绕太阳，则行星绕太阳做匀速圆周运动
3、的向心力做匀速圆周运动的向心力F F由太阳对行星的引力来提供。由太阳对行星的引力来提供。环绕天体环绕天体 中心天体中心天体 m v T M m v T M 地球绕太阳运转的轨道半径，即日地距离为地球绕太阳运转的轨道半径，即日地距离为 r r 以以 地球地球 围绕围绕 太阳太阳 公转为例：公转为例：rmvF22 2、天文观测难以直接得到行星的速度、天文观测难以直接得到行星的速度v v，但可以得，但可以得到行星的公转周期到行星的公转周期T T代入代入追寻牛顿的足迹追寻牛顿的足迹有有消去消去vrmvF2Trv2224TmrF人教版新教材万有引力定律ppt精美版1人教版新教材万有引力定律ppt精美版1
4、所以所以3、根据开普勒第三定律、根据开普勒第三定律代入代入追寻牛顿的足迹追寻牛顿的足迹kTr32224TmrF224rkmF人教版新教材万有引力定律ppt精美版1人教版新教材万有引力定律ppt精美版1即即 太阳对不同行星的引力，与太阳对不同行星的引力，与行星的质量成正比行星的质量成正比，与行，与行星和太阳间的星和太阳间的距离的二次方成反比距离的二次方成反比。4、太阳对行星的引力、太阳对行星的引力 追寻牛顿的足迹追寻牛顿的足迹224rkmF2rmF 人教版新教材万有引力定律ppt精美版1人教版新教材万有引力定律ppt精美版1 5.行星对太阳的万有引力：行星对太阳的万有引力：根据牛顿第三定律，行星
5、对根据牛顿第三定律，行星对太阳引力太阳引力F应满足应满足追寻牛顿的足迹追寻牛顿的足迹2rMF 人教版新教材万有引力定律ppt精美版1人教版新教材万有引力定律ppt精美版1消消去去T太阳对行太阳对行星引力星引力rmvF2Trv2kTr32224rkmF2rmF 归纳：行星与太阳间的引力归纳：行星与太阳间的引力太阳对行太阳对行星引力星引力2rMF 由牛顿第三定律知由牛顿第三定律知2rMmF 人教版新教材万有引力定律ppt精美版1人教版新教材万有引力定律ppt精美版1 例例1.1.（多选）根据开普勒行星运动定律和圆周运动的知识：太阳对行星的引（多选）根据开普勒行星运动定律和圆周运动的知识：太阳对行星
6、的引力力 ，行星对太阳的引力，行星对太阳的引力 ，其中，其中M M、m m、r r分别为太阳质量、行星质量分别为太阳质量、行星质量和太阳与行星间的距离，下列说法正确的是和太阳与行星间的距离，下列说法正确的是A A由由 和和 ，得，得F:FF:F=m:M B BF F和和F F大小相等，是作用力与反作用力大小相等，是作用力与反作用力C CF F和和F F大小相等，是同一个力大小相等，是同一个力 D D太阳对行星的引力提供行星绕太阳做圆周运动的向心力太阳对行星的引力提供行星绕太阳做圆周运动的向心力2rmF 2rMF 2rmF 2rMF 人教版新教材万有引力定律ppt精美版1人教版新教材万有引力定律
7、ppt精美版1F月球月球r月月R地地追寻牛顿的足迹追寻牛顿的足迹二、月二、月地检验地检验人教版新教材万有引力定律ppt精美版1人教版新教材万有引力定律ppt精美版1二2.验证：(1)苹果自由落体加速度a苹g9.8 m/s2.(2)月球中心距地球中心的距离r3.8108 m.月球公转周期T27.3 d2.36106 s追寻牛顿的足迹追寻牛顿的足迹二、月二、月地检验地检验1.猜想：地球与月球之间的引力 ，根据牛顿第二定律 地面上苹果自由下落的加速度 由于r=60R,所以 2rmmGF地月月月mFa苹苹mFa苹月aaF月球月球r月月R地地人教版新教材万有引力定律ppt精美版1人教版新教材万有引力定律
8、ppt精美版13.结论：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，遵从 的规律.2.71032.8104相同苹月aa （数值）（数值）（比例）（比例）rTa22月2/sm则则 （保留两位有效数字）（保留两位有效数字）人教版新教材万有引力定律ppt精美版1人教版新教材万有引力定律ppt精美版1例例2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同一种性质的力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B B地面物体所受地球的引力与月球所受地球的引力是同一类型的力地面物体所受地球的引力与月球所受地球的引力是同一类型
9、的力C C地面物体所受地球的引力只与物体的质量有关，即地面物体所受地球的引力只与物体的质量有关，即G GmgmgD D月球所受地球的引力只与月球质量有关月球所受地球的引力只与月球质量有关人教版新教材万有引力定律ppt精美版1人教版新教材万有引力定律ppt精美版1答案：答案：A人教版新教材万有引力定律ppt精美版1人教版新教材万有引力定律ppt精美版1三2rGMmF 引1.内容：自然界中任何两个物体都相互吸引，引力的方向在它们的 ，引力的大小与物体的 成正比，与它们之间 成反比.2.表达式：，其中G叫作引力常量.三、万有引力定律三、万有引力定律人教版新教材万有引力定律ppt精美版1人教版新教材万
10、有引力定律ppt精美版13.3.说明：说明：（1 1）适用条件：）适用条件：（2 2）质量一定的两个物体，若距离无限小，它们间的万质量一定的两个物体，若距离无限小，它们间的万有引力趋于无限大有引力趋于无限大.().()（3 3）G G引力常量引力常量6.676.6710101111 Nm Nm2 2/kg/kg2 2 由英国物理学家卡文迪许利用扭秤装置测得由英国物理学家卡文迪许利用扭秤装置测得人教版新教材万有引力定律ppt精美版1人教版新教材万有引力定律ppt精美版1例3.通过月地检验结果表明，地面物体所受地球的引力、月球所受地球的引力，与太阳、行星间的引力遵从相同的规律.一切物体都存在这样的
11、引力，如图1，那么，为什么通常两个人(假设两人可看成质点，质量均为100 kg，相距1 m)间的万有引力我们却感受不到？（类似于：课本P54 1、2）图1答案：两个人之间的万有引力大小为 因引力很小地，所以通常感受不到。NrMmGF71121067.611001001067.6F人教版新教材万有引力定律ppt精美版1人教版新教材万有引力定律ppt精美版1例4 4关于万有引力和万有引力定律的理解正确的是A.不能看作质点的两物体间不存在相互作用的引力D.引力常量的大小是牛顿首先测出来的，且约等于6.671011 Nm2/kg2B.对于m1与m2间的万有引力，质量大的受到的引力大C.由知 ，两物体间
12、距离r减小时（没有无限靠近），它们之间的引力增大221rmGmF 人教版新教材万有引力定律ppt精美版1人教版新教材万有引力定律ppt精美版1例5 5如图2所示，两球间的距离为r0.两球的质量分布均匀，质量分别为m1、m2，半径分别为r1、r2，则两球间的万有引力大小为图22021.rmGmA2121.rmGmB22121.rrmGmC202121.rrrmGmD解析：由万有引力定律的公式可知，解析：由万有引力定律的公式可知，r指两均匀球体球心间的距离，则指两均匀球体球心间的距离，则以本题而言，即为以本题而言，即为r1+r2+r0答案：答案：D人教版新教材万有引力定律ppt精美版1人教版新教材万有引力定律ppt精美版1【知识归纳】【知识归纳】1.内容：2.表达式：3.几点说明：人教版新教材万有引力定律ppt精美版1人教版新教材万有引力定律ppt精美版1
