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样可提高学生处理问题的综合能力问题:1用自己的话总结万有引力定律的内容2根据太阳与行星间引力的表达式写出万有引力定律的表达式3表达式中G的单位是怎样的学生思考后回答总结:1内容自然界中任何两个物体都相互吸引引力的大小与物体的质量m1和m2的乘积成正比与它们之间距离r的二次方成反比2表达式由FM太阳质量m行星的质量得出Fm1物体1的质量m2物体2的质量3由F可知G的单位:Nm2kg2合作探究
对万有引力定律的理解:1万有引力的普遍性因为自然界中任何两个物体都相互吸引所以万有引力不仅存在于星球间任何有质量的物体之间都存在着相互作用的吸引力2万有引力的相互性因为万有引力也是力的一种力的作用是相互的具有相互性符合牛顿第三定律3万有引力的宏观性在通常情况下万有引力非常小只有质量巨大的星球间或天体与天体附近的物体间它的存在才有实际的物理意义故在分析地球表面物体受力时不考虑地面物体之间的万有引力只考虑地球对地面物体的引力知识拓展
万有引力定律的适用条件1公式适用于质点间引力大小的计算2对于可视为质点的物体间的引力求解也可以利用万有引力公式如两物体间距离远大于物体本身大小时物体可看成质点说明:均匀球体可视为质量集中于球心的质点3当研究对象不能看成质点时可以把物体假想分割成无数个质点求出两个物体上每个质点与另一个物体上所有质点的万有引力然后求合力三、引力常量的测量
引导学生设计测量引力常量的方法并交流然后教师介绍卡文迪许实验方法通过课件展示卡文迪许的扭秤装置让学生观察体会实验装置的巧妙
实验介绍:1798年,英国物理学家卡文迪许在实验室里利用“扭秤”,通过几个铅球之间万有引力的测量,比较准确地得出了引力常量G的数值课件展示:卡文迪许的“扭秤”实验装置
扭秤实验装置结构图图中T形框架的水平轻杆两端固定两个质量均为m的小球竖直部分装有一个小平面镜上端用一根石英细丝将这杆扭秤悬挂起来每个质量为m的小球附近各放置一个质量均为M的大球用一束光射入平面镜
f由于大、小球之间的引力作用
形框架将旋转当引力力矩和金属丝的扭转力矩相平
衡时利用光源、平面镜、标尺测出扭转力矩求得万有引力F再测出m、M和球心的距离r
即可求出引力常量G
大小球之间的引力非常小这里巧妙地改测定力为测定力矩的方法引力很小但是加长
水平杆的长度增加了力臂使力矩增大提高了测量精度同时又利用了平面镜反射r
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