万有引力定律教学课件 2023-2024学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册 (2).pptx

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1、高中物高中物理理学学习习目目标标与任与任务务1、理解卡文迪什扭秤的原理；2、理解重力和万有引力的区别与联系；3、能够利用万有引力定律解决简单的问题。高中物高中物理理（一）卡文迪什扭秤原（一）卡文迪什扭秤原理理结结构构T型型架架平面平面镜镜扭秤的主要部分是一个扭秤的主要部分是一个轻轻而而坚坚固的固的T形架，形架，倒挂在一根金属倒挂在一根金属丝丝的下端。的下端。T形架水平部分的两端各装一个形架水平部分的两端各装一个质质量相等的量相等的 小球，小球，竖竖直部分装有一小平面直部分装有一小平面镜镜。实验时实验时，把两个，把两个质质量相等的大球放在如量相等的大球放在如图图所所 示的位置，它示的位置，它们们

2、跟小球距离相等。跟小球距离相等。高中物高中物理理杠杆平衡条件杠杆平衡条件：动动力力动动力力臂臂 =阻力阻力阻力阻力臂臂F1 l1 =F2 l2（一）卡文迪什扭秤原（一）卡文迪什扭秤原理理原原理理由由于于小小球球m受受到到大大球球m的的吸吸引引，T形形架架 受受到到力力矩矩作作用用而而转转动动，使使金金属属丝丝发发生生扭扭转转。同同时时，金属，金属丝丝反抗扭反抗扭转转也也产产生一个力矩。生一个力矩。力矩：力矩：M=Fl高中物高中物理理l已知金属已知金属丝丝扭扭转转力矩跟扭力矩跟扭转转角度的关系角度的关系：M1 =k其中，其中，k为为常数，常数，可以从平面可以从平面镜镜反射的光点在刻度尺反射的光点

3、在刻度尺上上 移移动动的距离的距离测测出出。（一）卡文迪什扭秤原（一）卡文迪什扭秤原理理原原理理1m对对m引力的力矩引力的力矩：M2=2F 2 l=Fl刻度刻度尺尺平衡平衡时时，有，有：M1=M2则则根据金属根据金属丝丝扭扭转转的角度的角度，就可求得，就可求得G值值。mmr 2且且 ：F G高中物高中物理理巧妙之巧妙之处处（一）卡文迪什扭秤原（一）卡文迪什扭秤原理理十大最美实验一个一个转换转换、两次放、两次放大大2R利用反射光利用反射光线线，增大光点移，增大光点移动动的弧的弧长长光光线线射射到到平平面面镜镜上上，当当镜镜面面偏偏转转角角时时反反射射光光偏偏转转2角角，光光点点在在刻刻度度尺尺上

4、上移移动动的的 弧弧长长s=2R。因因此此，增增大大平平面面镜镜到到刻刻度度尺尺的的距距离离R，光光点点在在刻刻度度尺尺上上移移动动的的弧弧长长s 就会相就会相应应增大，增大，这这是二是二次次“放 大放 大”效效应应。将金属将金属丝丝的微小扭的微小扭转转，转转 换换为为刻度尺上光点刻度尺上光点读读数的数的变变化化。采用采用T型架，增大力型架，增大力臂臂使使m、m间间微小的引力微小的引力产产生生较较大的力矩，使金属大的力矩，使金属丝丝 产产生一定角度的扭生一定角度的扭转转，这这是一是一次次“放 大放 大”效效应应。高中物高中物理理已知地球半径已知地球半径约为约为R=6.4103 km，引力常量引

5、力常量G=6.6710-11 Nm2/kg2，地面附近重力加速度地面附近重力加速度g=9.8 m/s2。试试估算地球的估算地球的质质量（取一位有效数字）。量（取一位有效数字）。=gR2G9.8 6.4 106 2kg=6 1024 kg6.67 10-11所以所以：M=例例题题mg=G MmR2在地面附近，物体的重力与引力近似相等在地面附近，物体的重力与引力近似相等。设设地球地球质质量量为为M，地面附近某物体地面附近某物体质质量量为为m，有有：高中物高中物理理（二）万有引力与重（二）万有引力与重力力万有引力与重力是一回事万有引力与重力是一回事吗吗？到底什么是重力到底什么是重力？高中物高中物理理

6、（二）万有引力与重（二）万有引力与重力力F引引 F向向mgN物体静置于水平地面，物体静置于水平地面，受引力受引力F引引、支持、支持力力N。如果不如果不计计地球自地球自转转，支持力与引力平衡，支持力与引力平衡，此此时时引力就是重力引力就是重力。如如果果考考虑虑地地球球自自转转，引引力力的的一一个个分分力力用用 来来提提供供向向心心力力F向向，此此时时另另一一个个分分力力与与 支持力平衡，支持力平衡，这这个分力是重力个分力是重力mg。高中物高中物理理F引引 mgF向向（二）万有引力与重（二）万有引力与重力力N重力，就是万有引力的一个分力重力，就是万有引力的一个分力。重力的大重力的大小小物体静止物体

7、静止时时，重力等于水平支撑面，重力等于水平支撑面的的 支持力或支持力或竖竖直直悬绳悬绳拉力的大小拉力的大小。高中物高中物理理（二）万有引力与重（二）万有引力与重力力重力与重力与纬纬度的关度的关系系mgF向向F引引 r F向向mgF引引F引引赤赤道道两两极极其他其他纬纬度度引引 力力F=G Mm，指向地，指向地心心引引R2向心向心力力F向向 =m2R最大最大F向向 =0F向向 =m2r重重 力力mg=F引引-F向向mg=F引引最大最大*mg=F引引 F向向（近似地球（近似地球为为均匀球体均匀球体）随着随着纬纬度的增大，重力或重力加速度逐度的增大，重力或重力加速度逐渐渐增大。增大。高中物高中物理理

8、随着高度的增大，重力或重力加速度逐随着高度的增大，重力或重力加速度逐渐渐减小减小。0地球表面地球表面：mg=G MmR20g=G MR2（二）万有引力与重（二）万有引力与重力力重力与高度的关重力与高度的关系系Mm R+h2g=GM R+h2距地面高距地面高h处处：mg=GR引引h F=mg高中物高中物理理例例题题有有一一圆圆球球形形的的天天体体，在在它它两两极极处处用用弹弹簧簧秤秤称称得得某某物物体体重重力力 为为W，在在它它的的赤赤道道处处称称得得该该物物体体重重为为W=0.9W。则则下下列列说说 法法 正正 确确 的的 是是 （）A在两极在两极处处，该该物体与天体物体与天体间间的引力的引力

9、为为W B在赤道在赤道处处，该该物体与天体物体与天体间间的引力的引力为为WC在两极在两极处处，该该物体随天体自物体随天体自转转所需的向心力所需的向心力为为0.1W D在赤道在赤道处处，该该物体随天体自物体随天体自转转所需的向心力所需的向心力为为0.1W【ABD】高中物高中物理理已已知知地地球球质质量量约约为为M=6.01024kg，地地球球赤赤道道半半径径约约为为 R=6380 km，地地球球表表面面赤赤道道处处的的重重力力加加速速度度取取g=9.78m/s2。试试比比较较地球赤道表面地球赤道表面质质量量为为1.0 kg物体的重力和万有引力物体的重力和万有引力。例例题题-11N=9.83 NMm6.0 1024 163802mg=9.78 F 引引=GR2=6.67 10 2 2 22 T F 向向=m2 R=m R=1 6380 103 N=0.034 N 24 3600