3.1万有引力定律第一节.TTP剖析.ppt

每一日你所付出的代价都比前一日高，每一日你所付出的代价都比前一日高，因为你的生命又消短了一天，所以每一因为你的生命又消短了一天，所以每一日你都要更积极日你都要更积极.今天太宝贵，不应该今天太宝贵，不应该为酸苦的忧虑和辛涩的悔恨所销蚀，抬为酸苦的忧虑和辛涩的悔恨所销蚀，抬起下巴，抓住今天，它不再回来起下巴，抓住今天，它不再回来.3.1 3.1 万有引力定律万有引力定律一一一一.天体究竟做怎样的运动天体究竟做怎样的运动天体究竟做怎样的运动天体究竟做怎样的运动“地心说地心说”和和“日心说日心说”1.地心说地心说：托勒密托勒密(90-168)Claudius Peolemy 在在古古代代，以以希希腊腊亚亚里里士士多多德德为为代代表表，认认为为地地球球是是宇宇宙宙的的中中心心。其其它它天天体体则则以以地地球球为为中中心心，在在不不停停地地运运动动。这这种种观观点点，就就是是“地地心心说说”。公公元元二二世世纪纪，天天文文学学家家托托勒勒密密，把把当当时时天天文文学学知知识识总总结结成成宇宇宙宙的的地地心心体体系系，发发展展完完善善了了“地地心心说说”，描绘了一个复杂的天体运动图象。，描绘了一个复杂的天体运动图象。托托勒勒密密认认为为，行行星星P在在以以C点点为为中中心心的的轨轨道道上上做做匀匀速速圆圆周周运运动动的的同同时时，圆圆心心C点点也也沿沿以以O点点为为圆圆心心的的轨轨道道相相对对于于离离地地球球不不远远的的Q点点做做匀匀速速圆圆周周运运动动，这这两两种种运运动动的的复复合合，构构成成了了行行星星的运动。的运动。“地心说地心说地心说地心说”行星运行行星运行行星运行行星运行图图图图2.2.日心说：哥白尼日心说：哥白尼日心说：哥白尼日心说：哥白尼(1473-1543)(1473-1543)Nicolaus CopernicusNicolaus Copernicus 一一千千多多年年后后，波波兰兰天天文文学学家家哥哥白白尼尼经经过过近近四四年年的的观观测测和和计计算算，于于1543年年出出版版了了“天天体体运运行论行论”正式提出正式提出“日心说日心说”。“日日心心说说”认认为为，太太阳阳不不动动，处处于于宇宇宙宙的中心，地球和其它行星的中心，地球和其它行星公转还同时自转公转还同时自转。“日日心心说说”对对天天体体的的描描述述大大为为简简化化，同同时时打打破破了了过过去去认认为为其其它它天天体体和和地地球球截截然然有有别别的界限，是一项真正的科学革命。的界限，是一项真正的科学革命。“日日心心说说”和和宗宗教教的的主主张张是是相相反反的的。意意大大利利学学者者布布鲁鲁诺诺为为了了宣宣传传和和捍捍卫卫这这个个学学说说，而而被被罗罗马马宗宗教教裁裁判判所所活活活活烧烧死死。伽伽利利略略受受到到残残酷酷的的迫迫害害，后后人人把把历历史史上上这这桩桩勇勇敢敢的的壮壮举举形形容容为为：“哥白尼拦住了太阳，推动了地球。哥白尼拦住了太阳，推动了地球。”“日心说日心说日心说日心说”行星运行行星运行行星运行行星运行图图图图日心说的局限性日心说的局限性日心说代替了地心说，冲破了中世纪教会神学对人们的思日心说代替了地心说，冲破了中世纪教会神学对人们的思想禁锢，但它也有局限性，想禁锢，但它也有局限性，日心说仍然沿用了地心说的模日心说仍然沿用了地心说的模式，认为天体的运动是完美的圆周运动，其实太阳系只是式，认为天体的运动是完美的圆周运动，其实太阳系只是浩瀚宇宙中的一个小星系，太阳在宇宙中也在不停的运动；浩瀚宇宙中的一个小星系，太阳在宇宙中也在不停的运动；许多现象用日心说无法解释，直到后来许多现象用日心说无法解释，直到后来开普勒否定了日心开普勒否定了日心说的观点，说的观点，由大量的天文数据得出了行星运动的三大规律。由大量的天文数据得出了行星运动的三大规律。所有行星分别在大小不同的椭圆轨所有行星分别在大小不同的椭圆轨道上围绕道上围绕太阳太阳运动运动,太阳是在这些椭圆太阳是在这些椭圆的一个的一个焦点焦点上上 第一定律第一定律(轨道定律轨道定律)开普勒定律开普勒定律 对每个行星来说对每个行星来说,太阳和行星的连线太阳和行星的连线在在相等的时间内扫过相等的面积相等的时间内扫过相等的面积.第二定律第二定律(面积定律面积定律)则则第三定律（周期定律）第三定律（周期定律）行星绕太阳运动轨道半长轴的立方与运动周行星绕太阳运动轨道半长轴的立方与运动周期的平方成正比。即：期的平方成正比。即：地球是中心天体，月球、卫星地球是中心天体，月球、卫星1 1、卫星、卫星2 2绕地球转绕地球转太阳是中心天体，水星、金星、地球等太阳是中心天体，水星、金星、地球等八大行星绕太阳转：八大行星绕太阳转：k与中心天体有关，中心天体不同，与中心天体有关，中心天体不同，k不一不一定相等。定相等。例如：例如：练习册 例题1一颗小行星绕太阳做匀速圆周运动的半径是地球公转半径的4倍，则这颗小行星运转的周期是（）年。思考：中心天体是哪个思考：中心天体是哪个天体？环绕天体是哪个天体天体？环绕天体是哪个天体？中心天体是否相同？中心天体是否相同？万有引力定律的发现开普勒定律虽然确切开普勒定律虽然确切的描述了行星是如何的描述了行星是如何绕太阳运动的，绕太阳运动的，但是但是无法解释天体为什么无法解释天体为什么这样运动，向心力由这样运动，向心力由谁来提供？谁来提供？因此科学因此科学家们纷纷做出了自己家们纷纷做出了自己的猜测。的猜测。1.牛牛顿顿总总结结了了地地球球对对地地面面上上的的物物体体的的引引力力、太太阳阳对对行行星星的的引引力力、以以及及行行星星对对卫卫星星的的引引力力，都都遵遵守守相相同同的的规规律律，是是同同一一性性质质的的吸吸引引力力。牛牛顿顿把把这这种种引引力力规规律律做做了了推推广广，在在1687年年发发表表了了万万有引力定律。有引力定律。2.万万有有引引力力定定律律内内容容任任何何两两个个物物体体都都是是相相互互吸吸引引的的，引引力力的的大大小小与与两两个个物物体体质质量量的的乘乘积积成成正正比比，与与他他们们的的距距离离的的平平方方成反比。成反比。其数学表达式为：其数学表达式为：万有引力定律：万有引力定律：万有引力定律：万有引力定律：【说明说明说明说明】1.m1和和m2表示两个物体的质量，表示两个物体的质量，r表示他们质心的距离，表示他们质心的距离，2.G为引力常数。为引力常数。G=6.671011 Nm2/kg2 G的物理意义的物理意义两质量各为两质量各为1kg的物体相距的物体相距1m时万有引时万有引力的大小。与力的大小。与F、m、r无关。无关。【注意】【注意】【注意】【注意】万有引力公式适用于可视为质点的物体；万有引力公式适用于可视为质点的物体；r质点间的距离（球心距质点间的距离（球心距）。）。万有引力中各物理量均使用万有引力中各物理量均使用国际单位国际单位一百多年后，引力常数的测定一百多年后，引力常数的测定：卡文迪许扭秤实验卡文迪许扭秤实验G=6.671011 Nm2/kg2几种引力的比较几种引力的比较两个物体距离引力的数量级苹果与苹果10cm10-8N成人与成人1m10-7M万吨轮与万吨轮 100m100N（几牛顿）地球与月球4*108m1020N太阳与地球约1011m1022N课本练习1：估计算法，数量级对就可以了。如果已知地球的质量m=5.98*1024kg，太阳的质量为M=1.97*1030kg，地球到太阳的距离R=1.49*1011m，那么太阳对地球的引力有多大？F=3.5*1022N 课本练习 4：如图，有两个质量均匀的小球，质量都为m，半径为R，其间用细杆AB相连，AB长度也为R，有位同学认为两球之间的万有引力为F=Gm2/R2.请问这位同学的看法对吗？请说明理由。地球的质量大约为月球质量的地球的质量大约为月球质量的81倍。倍。一飞行器在地球与一飞行器在地球与月球之间，当月球对它的引力和地球对它的引力大小相月球之间，当月球对它的引力和地球对它的引力大小相等时，这个飞行器距等时，这个飞行器距月球中心月球中心的距离与距的距离与距地球中心地球中心的距的距离之比为离之比为。【答案答案答案答案】1:91:9 课本练习 2：作业：课本作业：课本P50页第页第3题题小结：1.谁是太阳系的中心：太阳、地球？2.行星运行的轨道：圆形、椭圆形？3.什么力充当行星运行的向心力？4.万有引力公式：