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1、6.36.36.36.3万有引力定律万有引力定律万有引力定律万有引力定律人教版高中物理必修人教版高中物理必修人教版高中物理必修人教版高中物理必修1 1设 想 1、既然是太阳与行星之间的引力使得行星不能飞离太阳，那太阳与地球之间的吸引力与地球吸引物体（苹果）的力是否是同一种力呢?苹苹果果落落地地 2、即使在最高的建筑物上和最高的山顶上，都不会发现重力有明显的减弱，那么，这个力会不会延伸作用到月球上?拉住月球围绕地球运动？ 地球对月球的作用力，与地球拉着苹果下落的力，是否是同一种力且遵循相同的规律?再设 想猜想：猜想：假设地球对月亮、苹果的力是同一种性质的力，这可能是地球对其表面上的物体的重力延伸
2、到月亮，且它们都是类似太阳与行星间的引力，都应遵从“与距离平方成反比”的规律。一、牛顿的猜想一、牛顿的猜想怎样根据事实来验证这一猜想呢？理论分析：假设它们是同一种性质的力，理论分析：假设它们是同一种性质的力，且遵从且遵从“平方反比平方反比”规律。规律。思考思考：月球围绕地球做什么运动？谁提供向心力？月球围绕地球做什么运动？谁提供向心力？月球围绕地球做什么运动？谁提供向心力？月球围绕地球做什么运动？谁提供向心力？ 由引力与由引力与“距离平方反比距离平方反比”规律，规律，r 60R可知，可知，物体在月球受到地球引力应为在地表受到的引力的物体在月球受到地球引力应为在地表受到的引力的 当时，已能准确测
3、量的量有：当时，已能准确测量的量有： 1. 1.地球表面附近的重力加速度：地球表面附近的重力加速度：g = 9.8m/s2 2. 2.地球半径：地球半径：R = 6.4106m 3. 3.月亮的公转周期：月亮的公转周期：T = 27.3天2.36106s 4. 4.月亮轨道半径：月亮轨道半径：r =3.8108m 60R事实检验：事实检验：事实检验：事实检验： 请根据天文观测数据（事实）计算月球所在处的向请根据天文观测数据（事实）计算月球所在处的向心加速度：心加速度： 地球表面附近的重力加速度：地球表面附近的重力加速度：g = 9.8m/s2 地球半径：地球半径： R = 6.4106m 月球
4、围绕地球公转的周期：月球围绕地球公转的周期： T = 27.3天2.36106s 月球轨道半径：月球轨道半径： r =3.8108m 60R？两者十分接近，为牛顿的假想提供了有力的事实根据。两者十分接近，为牛顿的假想提供了有力的事实根据。 月月地检验表明：地检验表明：地面物体所受地球的引力，与月球所受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。地球的引力，是同一种性质的力。牛顿再度思考：既然太阳与行星之间、地牛顿再度思考：既然太阳与行星之间、地球与月球之间、地球与物体之间都有引力，球与月球之间、地球与物体之间都有引力，那么任何两个有质量的物体之间是否也都那么任何两个有质量的
5、物体之间是否也都有这样的引力呢？有这样的引力呢？ 牛顿又大胆猜想，牛顿又大胆猜想，任何两个物体之间都存任何两个物体之间都存在这样的引力。在这样的引力。 牛顿在研究了许多物体间遵循规律的引牛顿在研究了许多物体间遵循规律的引力之后，进一步把这个规律推广到自然界中力之后，进一步把这个规律推广到自然界中任何两个物体之间，于任何两个物体之间，于1687年年正式发表正式发表了万有引力定律：了万有引力定律： 三、万有引力定律三、万有引力定律1.内容内容： 自然界中自然界中任何任何两个物体都两个物体都相互相互吸引吸引，引力的大小跟这两个物体的引力的大小跟这两个物体的质量质量的的乘积乘积成正比，成正比，跟它们的
6、距离的跟它们的距离的平方平方成反比。成反比。其中其中G G-引力常量，引力常量，r r-两物体的中心距离。两物体的中心距离。2.表达式：表达式：3.方向：方向：在两个物体的连线上。在两个物体的连线上。 两个两个质点间质点间相互作用相互作用 两个质地均匀的球体间相互作用两个质地均匀的球体间相互作用 两个物体间距离两个物体间距离物体本身线度物体本身线度 其间相互作其间相互作用用 4.4.万有引力定律适用的条件：万有引力定律适用的条件：5.5.引力常量的测量：扭秤实验引力常量的测量：扭秤实验（1）实验原理：实验原理： 科学方法科学方法放大法放大法卡文迪许卡文迪许卡文迪许实验室卡文迪许实验室5.5.引
7、力常量的测量引力常量的测量卡文迪许卡文迪许 数值：数值： G=6.6710-11 Nm2/kg2 G G值的物理含义：两个质量为值的物理含义：两个质量为1kg1kg的物体相距的物体相距1m1m时，时，它们之间万有引力为它们之间万有引力为6.6710-11 N注意：虽与重力的符号相同，但意义不同。是自然界中少数几个最重要的物理常量之一。（2）卡文迪许实验卡文迪许实验 6.6. 理解：万有引力定律理解：万有引力定律 (1)(1)普遍性普遍性：它存在于宇宙中任何有质量的物体之间，不管它们之间是否还有其他作用力。 (2)(2)普适性普适性：G是一个仅和m、r、F单位选择有关，而与物体性质无关的恒量。
8、(3)(3)相互性相互性：两物体间的相互引力，是一对作用力和反作用力，符合牛顿第三定律。 (4)(4)宏观性宏观性：通常情况下，万有引力非常小，只有在质量巨大的天体间或天体与物体间，它的作用才有宏观的意义。 (5)(5)特殊性特殊性：万有引力的大小只与它们的质量有关，与它们间的距离有关。与其他的因素均无关。 下面请同学们粗略的计算一下两个质量为下面请同学们粗略的计算一下两个质量为下面请同学们粗略的计算一下两个质量为下面请同学们粗略的计算一下两个质量为50kg50kg，相距相距相距相距0.5m0.5m的人之间的引力？的人之间的引力？的人之间的引力？的人之间的引力？ 只有一粒芝麻重力的几千分之一只
9、有一粒芝麻重力的几千分之一只有一粒芝麻重力的几千分之一只有一粒芝麻重力的几千分之一! 自然界任何两个物体都是相互吸引的,为什么我们平时没有感觉到人与人之间的万有引力呢?那么太阳与地球之间的万有引力又是多大呢？那么太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=1.51011m=6.6710-112.010306.01024/(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
10、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。1. 1.关于万有引力，下列说法中正确得是：关于万有引力，下列说法中正确得是：关于万有引力，下列说法中正确得是：关于万有引力，下列说法中正确得是：( )( )A. A. 万有引力只有在天体之间才体现出来万有引力只有在天体之间才体现出来万有引力只有在天体之间才体现出来万有引力只有在天体之间才体现出来B.B.一个苹果由于其质量很小，它受到地球的万有引一个苹果由于其质量很小，它受到地球的万有引一个苹果由于其质量很小，它受到地球的万有引一个苹果由于其质量很小，它受到地球的
11、万有引力几乎可以忽略力几乎可以忽略力几乎可以忽略力几乎可以忽略C. C. 地球对人造卫星的万有引力远大于卫星对地球的地球对人造卫星的万有引力远大于卫星对地球的地球对人造卫星的万有引力远大于卫星对地球的地球对人造卫星的万有引力远大于卫星对地球的万有力万有力万有力万有力D.D.地球表面的大气层是因为万有引力的约束而存在地球表面的大气层是因为万有引力的约束而存在地球表面的大气层是因为万有引力的约束而存在地球表面的大气层是因为万有引力的约束而存在于地球表面附近于地球表面附近于地球表面附近于地球表面附近D 2 2关于万有引力的说法，正确的有关于万有引力的说法，正确的有关于万有引力的说法，正确的有关于万有
12、引力的说法，正确的有( )( )A A物体落到地面上，说明地球对物体有引力，物体对地物体落到地面上，说明地球对物体有引力，物体对地物体落到地面上，说明地球对物体有引力，物体对地物体落到地面上，说明地球对物体有引力，物体对地球没有引力球没有引力球没有引力球没有引力B B万有引力定律是牛顿在总结前人研究的基础上发现的万有引力定律是牛顿在总结前人研究的基础上发现的万有引力定律是牛顿在总结前人研究的基础上发现的万有引力定律是牛顿在总结前人研究的基础上发现的 C C地面上自由下落的苹果和天空中运行的月亮，受到的地面上自由下落的苹果和天空中运行的月亮，受到的地面上自由下落的苹果和天空中运行的月亮，受到的地
13、面上自由下落的苹果和天空中运行的月亮，受到的都是地球的万有引力都是地球的万有引力都是地球的万有引力都是地球的万有引力D D 中的中的中的中的GG是一个比例常数，是没有单位的是一个比例常数，是没有单位的是一个比例常数，是没有单位的是一个比例常数，是没有单位的BC3. 3.要使两物体间的万有引力减小到原来的要使两物体间的万有引力减小到原来的要使两物体间的万有引力减小到原来的要使两物体间的万有引力减小到原来的1/41/4，下列办，下列办，下列办，下列办法不可采用的是法不可采用的是法不可采用的是法不可采用的是( )( )A.A.使两物体的质量各减小一半，距离不变使两物体的质量各减小一半，距离不变使两物
14、体的质量各减小一半，距离不变使两物体的质量各减小一半，距离不变B.B.使其中一个物体的质量减小到原来的使其中一个物体的质量减小到原来的使其中一个物体的质量减小到原来的使其中一个物体的质量减小到原来的1/41/4，距离不变，距离不变，距离不变，距离不变C.C.使两物体间的距离增为原来的使两物体间的距离增为原来的使两物体间的距离增为原来的使两物体间的距离增为原来的2 2倍，质量不变倍，质量不变倍，质量不变倍，质量不变D.D.使两物体间的距离和质量都减为原来的使两物体间的距离和质量都减为原来的使两物体间的距离和质量都减为原来的使两物体间的距离和质量都减为原来的1/41/4D4. 4.火星的半径是地球
15、半径的一半，火星的质量约为火星的半径是地球半径的一半，火星的质量约为火星的半径是地球半径的一半，火星的质量约为火星的半径是地球半径的一半，火星的质量约为地球质量的地球质量的地球质量的地球质量的1/91/9；那么地球表面；那么地球表面；那么地球表面；那么地球表面50 kg50 kg的物体受到地的物体受到地的物体受到地的物体受到地球的吸引力约是火星表面同质量的物体受到火星吸球的吸引力约是火星表面同质量的物体受到火星吸球的吸引力约是火星表面同质量的物体受到火星吸球的吸引力约是火星表面同质量的物体受到火星吸引力的引力的引力的引力的_倍倍倍倍. .2.255. 5.设想把质量为的物体放在地球的中心，地球
16、质量设想把质量为的物体放在地球的中心，地球质量设想把质量为的物体放在地球的中心，地球质量设想把质量为的物体放在地球的中心，地球质量为为为为MM，半径为半径为半径为半径为R R，则物体与地球间的万有引力是（则物体与地球间的万有引力是（则物体与地球间的万有引力是（则物体与地球间的万有引力是（）A零零B无穷大无穷大C.D无法确定无法确定A6 6. . 操场两边放着半径为操场两边放着半径为操场两边放着半径为操场两边放着半径为r r1 1、r r2 2，质量分别为，质量分别为，质量分别为，质量分别为mm1 1、mm2 2的篮球和足球，两者的直线间距为的篮球和足球，两者的直线间距为的篮球和足球，两者的直线
17、间距为的篮球和足球，两者的直线间距为r r，这两球间的万，这两球间的万，这两球间的万，这两球间的万有引力大小为（有引力大小为（有引力大小为（有引力大小为（ ） A. B. A. B. C. D. C. D. 无法判断无法判断无法判断无法判断Cr课堂小结课堂小结万有引力定律：万有引力定律：自然界中任何两个物体都相互自然界中任何两个物体都相互吸引，方向在它们的连线上，引力的大小跟这两个物吸引，方向在它们的连线上，引力的大小跟这两个物体的质量的乘积成正比，跟它们的距离的平方成反比。体的质量的乘积成正比，跟它们的距离的平方成反比。适用条件：适用条件： 两个质点间的相互作用。两个质点间的相互作用。 两个质量分布均匀球体间的相互作用。两个质量分布均匀球体间的相互作用。 两个物体间距离两个物体间距离物体本身线度物体本身线度 其间相互作用。其间相互作用。作业：作业：教材教材P41 2、3
