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1、万有引力定律万有引力定律苹苹果果落落地地思考与交流思考与交流v太阳与行星间的引力使得行星不能飞离太阳；太阳与行星间的引力使得行星不能飞离太阳；这种引力是否只存在于太阳和行星之间？这种这种引力是否只存在于太阳和行星之间？这种引力是否是太阳和行星所独有的？引力是否是太阳和行星所独有的？v v你认为还有哪些物体间也存在着吸引力？你认为还有哪些物体间也存在着吸引力？一：初探引力的本质。一：初探引力的本质。月亮绕地球运行月亮绕地球运行一：初探引力的本质。一：初探引力的本质。说一说说一说v这这些些引引力力中中有有与与太太阳阳和和行行星星间间的的引引力力是是同同一一性性质质、遵遵循循相相同同规规律律的的力力
2、吗吗？地地球球对对月月球球的的引引力力与与太太阳阳对对行行星星的的引引力力是是同同一一种种性性质质的的力力吗吗？地地球球使使地地面面上上物物体体（如如苹苹果果）下下落落的的重重力力与与地地球球对对月月球球的的引引力力是是同同一一种种性性质质的的力力吗吗？你你为为什什么么这这样样认认为为。说说一一说说支支持持的理由或反驳的证据。的理由或反驳的证据。一：初探引力的本质。一：初探引力的本质。一：初探引力的本质。一：初探引力的本质。太阳对行星太阳对行星的引力的引力地球对月球地球对月球的引力的引力地球使苹果地球使苹果下落的力下落的力猜想与假设：它们是同一性猜想与假设：它们是同一性质遵循相同规律的力。质遵
3、循相同规律的力。v伽利略想像：小球从斜面滚到水平面上假如没有摩伽利略想像：小球从斜面滚到水平面上假如没有摩擦，小球的运动状态会不变。从而纠正了一个沿续一擦，小球的运动状态会不变。从而纠正了一个沿续一千多年的错误。千多年的错误。v爱因斯坦想像：假如一个人以光的速度跟着光跑，爱因斯坦想像：假如一个人以光的速度跟着光跑，看到的自然现象会是怎样的看到的自然现象会是怎样的导致狭义相对论的建立。导致狭义相对论的建立。v牛顿的想像牛顿的想像二：想像力是科学研究的设计师二：想像力是科学研究的设计师v爱因斯坦：想像力比知识更重要，因为知识是有限的，而想像力概括着世界上的一切，推动着进步，并是知识进化的源泉。严格
4、地说，想像力是科学研究中的实在因素。 爱因斯坦爱因斯坦(1879(187911955)11955)美国著名的物理学家美国著名的物理学家二：想像力是科学研究的设计师二：想像力是科学研究的设计师科学研究中的实验检验科学研究中的实验检验假定假定设想设想成立成立进行进行逻辑逻辑推理推理可检可检测的测的结论结论实验实验鉴定鉴定猜想猜想三：实验是检验真理的最终标准三：实验是检验真理的最终标准v假定月球的向心力和地面上物体的重力与太阳吸引行星的力是同一种力，都遵循平方反比规律。我们向哪个方向进行逻辑推理才能推得“可检验的结论”呢？v联想上节课的问题3，对你有什么启发！v你能说一说检验的基本思路吗。三：实验是
5、检验真理的最终标准三：实验是检验真理的最终标准问题思考问题思考月球绕地球做圆周运动的向心力就是月地之间的引力月球绕地球做圆周运动的向心力就是月地之间的引力,即即:又因为地球表面的物体所受重力近似等于地球对它的引力又因为地球表面的物体所受重力近似等于地球对它的引力,即即: 所以所以, ,三：实验是检验真理的最终标准三：实验是检验真理的最终标准著名的牛顿月地检验著名的牛顿月地检验在牛顿时代已知月球到地心的距离在牛顿时代已知月球到地心的距离是地面上物体到地心距离是地面上物体到地心距离(地球半地球半径径)的的60倍。如果月球受到地球的倍。如果月球受到地球的引力与地面上物体受到的力是同一引力与地面上物体
6、受到的力是同一种力，也就是引力的大小与距离的种力，也就是引力的大小与距离的二次方成反比，那么月球的向心加二次方成反比，那么月球的向心加速度应该是地面上物体重力加速度速度应该是地面上物体重力加速度g的的1/602即即牛顿根据月球的周期和轨道半径，计算牛顿根据月球的周期和轨道半径，计算了月球围绕地球做圆周运动的向心加速了月球围绕地球做圆周运动的向心加速度为：度为： a=42r/T2=2.7410-3m/s2。 地球表面的重力加速度地球表面的重力加速度g=9.8m/s2 计算结果为：计算结果为： 两者十分接近，为牛顿的假想提两者十分接近，为牛顿的假想提供了有力的事实根据供了有力的事实根据 这就是著名
7、的月这就是著名的月地检验地检验 数据表明，地面物体所受地球的数据表明，地面物体所受地球的引力，与月球所受地球的引力，真的引力，与月球所受地球的引力，真的是同一种力。是同一种力。v以上引力的发生是以什么为特征的？v引力的公式：对我们有什么启示吗？ 四：再探引力本质四：再探引力本质问题思考问题思考2rMmGF=v引力是物体本身固有的属性！四：再探引力本质四：再探引力本质科学足迹牛顿牛顿 (1643(16431727)1727)英国著名的物理学家英国著名的物理学家 在牛顿之前的众多物理学家都研究过引力的本质，其中具代表性的笛卡尔学派认为有距离的物体间的作用力，必须通过中间介质（以太）来传递。而牛顿认
8、为物体之间的引力有需要什么介质的帮助，吸引作用是物质本身固有的属性，就像磁力是磁铁的属性一样。牛顿的工作的意义： 如果说我看的比别人更远，如果说我看的比别人更远，那是因为我站在巨人的肩膀上。那是因为我站在巨人的肩膀上。 科学足迹日本著名导演日本著名导演. .艺术家黑泽明艺术家黑泽明 牛顿工作的意义：对之后的科学家追求“统一.和谐”的原理有引导性的作用。开创了综合.概括，寻求统一的科学方法。现在追求“统一和谐”已成了科学和艺术的原动力。黑泽明：黑泽明： 人心偏爱单纯与秩序，追求人心偏爱单纯与秩序，追求统一与和谐。统一与和谐。 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，
9、都相互吸引，引力的大小与物体的引力的大小与物体的质量质量m1和和m2的乘积的乘积成成正比正比，与它们之间与它们之间距离距离r的二次方的二次方成成反比反比。(1687年年)2、公式：、公式：引力常量：引力常量：引力常量：引力常量：G=G=?r为两质点（球心）间的距离。为两质点（球心）间的距离。五：万有引力定律五：万有引力定律3.3.万有引力定律公式中距离的说明万有引力定律公式中距离的说明 (1)当两物体间的距离远大于每个物体的尺寸当两物体间的距离远大于每个物体的尺寸时，物体可以看成质点，时，物体可以看成质点，r即为两质点间的距离。即为两质点间的距离。 (2)当两物体是质量均匀分布的球体时当两物体
10、是质量均匀分布的球体时, 它们它们间的引力也可直接用公式计算间的引力也可直接用公式计算, 但式中的但式中的r是指两是指两球心间距离。球心间距离。 (3)当研究物体不能看成质点时，可以把物当研究物体不能看成质点时，可以把物体分成无数个小部分每个小部分均视为质点，体分成无数个小部分每个小部分均视为质点，然后用微积分求解。此时然后用微积分求解。此时r可为两物体质心间可为两物体质心间的距离的距离引力常量的测量引力常量的测量卡文迪许扭称实验卡文迪许扭称实验(1789年年)卡文迪许卡文迪许卡文迪许扭称卡文迪许扭称六：引力常量的测量六：引力常量的测量扭秤实验的测量结果万有引力常量万有引力常量1、实验原理：、
11、实验原理：力矩平衡，即引力矩力矩平衡，即引力矩=扭转力矩扭转力矩2、科学方法：、科学方法：放大法放大法3、测定引力常量的意义、测定引力常量的意义物理含义：物理含义： 两个质量为两个质量为1kg的物体相距的物体相距1m时，时，它们之间万有引力为它们之间万有引力为6.6710-11 N4、引力常量：、引力常量：G=6.671011 Nm2/kg2两次放大及等效的思想两次放大及等效的思想 ： (1)(1)扭秤装置把微小力转变成力矩来反映扭秤装置把微小力转变成力矩来反映(2)(2)扭转角度扭转角度( (微小形变微小形变) )通过光标的移动来反映通过光标的移动来反映A、证明了万有引力的存在、证明了万有引
12、力的存在B、开创了测量弱力的新时代、开创了测量弱力的新时代C、使得万有引力定律有了真正的实用价值、使得万有引力定律有了真正的实用价值( (卡文迪许被称为能称出地球质量的人卡文迪许被称为能称出地球质量的人) )v卡文迪许在测卡文迪许在测 G值时巧妙在哪里？值时巧妙在哪里？ v引力常量的测定有何实际意义？引力常量的测定有何实际意义？ 一粒芝麻重的几千分之一一粒芝麻重的几千分之一!为什么我们感觉不到周围物体的引力呢？为什么我们感觉不到周围物体的引力呢？ 粗略计算粗略计算:两个质量为两个质量为50kg，相距，相距0.5m的物体之间的引力？的物体之间的引力？那么那么太阳与地球之间的万有引力又是多大呢？太
13、阳与地球之间的万有引力又是多大呢？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=6.01024kg，日地之间的距离为，日地之间的距离为R=1.51011mF=GMm/R2=6.6710-112.010306.01024/(1.51011)2 =3.51022(N)能拉断直径为能拉断直径为9000km的钢柱的钢柱!太阳对质量为太阳对质量为50kg的人，引力很小，不到的人，引力很小，不到0.3N我们感受不到太阳的引力我们感受不到太阳的引力几种引力的比较几种引力的比较1. 1. 如果有一天万有引力突然消失，世界将发生什么如果有一天万有引力突然消失，世界将发生什
14、么如果有一天万有引力突然消失，世界将发生什么如果有一天万有引力突然消失，世界将发生什么变化？对你的生活将产生什么影响？变化？对你的生活将产生什么影响？变化？对你的生活将产生什么影响？变化？对你的生活将产生什么影响？ 为巩固本章知识，提供下列网站供学为巩固本章知识，提供下列网站供学生查阅，作为课后延伸内容：生查阅，作为课后延伸内容：http:/:9000/ly/lyw1/（中（中学学物理教室）物理教室）http:/ (1)(1)万有引力定律的发现万有引力定律的发现, , 是是1717世纪自然科学最伟大的成果之世纪自然科学最伟大的成果之一一. . 把地面上物体运动的规律和把地面上物体运动的规律和天体的运动规律统一了起来。天体的运动规律统一了起来。 (2)(2)万有引力定律的发现万有引力定律的发现, , 对以对以后物理学的发展和天文学的发展后物理学的发展和天文学的发展具有深远的影响具有深远的影响, , 它它第一次揭示第一次揭示了自然界中一种基本相互作用的了自然界中一种基本相互作用的规律。规律。 (3)(3)万有引力定律的发现万有引力定律的发现, , 解放解放了人们的思想，对科学文化的发了人们的思想，对科学文化的发展起到了积极的推动作用。展起到了积极的推动作用。4、意义：、意义：
