第3节万有引力定律.ppt

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1、牛牛 顿顿(1643(16431727)1727)伽利略伽利略(1564(15641642)1642)第第 谷谷(1546(15461601)1601)开普勒开普勒(1571(15711630)1630)笛卡尔笛卡尔(1596(15961650)1650)万有引力定律万有引力定律温故知新温故知新由上节课我们知道：第第 谷谷开普勒开普勒良好的数学功底超强的逻辑思维天文观测数据行星运动规律 那么行星为什么要这样运动？请阅读课本第一段。探寻17世纪科学家曾思考过的问题： 古代人们认为天体做圆周运动的动力学原因是什么？开普勒(15711630)时代的人们对天体运动原因的看 法与古代人的是否相同？伽利略

2、(15641642)认为的原因是什么？开普勒(15711630)认为的原因是什么？笛卡尔(15961650)的观点又是什么？牛 顿(16431727)时代的人持什么样的观点？胡克与哈雷胡克与哈雷认为行星所以要绕太阳运动是因为行星受到了太阳对它的引力作用，并且在圆形轨道的前提圆形轨道的前提下证明了这个引力的大小跟行星引力的大小跟行星到太阳的距离的二次方成反比。到太阳的距离的二次方成反比。 那么，该平方反比关系是否适用于行星的椭圆运动呢？建立模型，温故探新建立模型，温故探新 牛顿是否证明了上面疑问？ 牛顿总结前人经验，凭借他超凡的数学能力牛顿总结前人经验，凭借他超凡的数学能力( (发明微积发明微积

3、分分) )证明了：如果太阳和行星间的引力与距离的二次方成证明了：如果太阳和行星间的引力与距离的二次方成反比，则行星的轨道应是椭圆。反比，则行星的轨道应是椭圆。我们对证明过程做了如何的处理？ 行星运动的椭圆轨道离心率很接近于1，我们把它理想化为一个圆形轨道；所以把牛顿在椭圆轨道椭圆轨道下证明的问题简化简化为在圆形轨道圆形轨道来讨论、证明。 把天体看成质点质点。 抓主要矛盾、简化问题建立(对象、过程)模型FmM建立模型，温故探新建立模型，温故探新数学推导，总结规律数学推导，总结规律 22)2(TmrmrF根据圆周运动的知识可知，行星必然受到太阳的引力用来充当向心力223222144rTrmTrmF

4、23TrK 开普勒第三定律：2232)4(rmTrF科学推想，形成等式科学推想，形成等式 2rMmF 2rMmGF 比例系数G于100多年后才被测定(16871798)实验验证，形成概念实验验证，形成概念 推广得规律推广得规律FmMr万有引力定律万有引力定律内内 容容内容内容：自然界中任何两个物体都是相互吸引的，引力的 大小跟这两个物体的质量的乘积成正比，跟它们 的距离的二次方成反比。公式公式：221rmmGF 各物理量的含义各物理量的含义: F牛顿（N）；m千克（kg） r 的含义：可视为质点的两个物体间的距离； 或质量分布均匀的球体的球心间的距离。 其单位为：米(m)22111067.6k

5、gmNG 万有引力恒量 该常量实在是太小了以至其测量比万有引力定律的发现晚一百多年英国物理学家卡文迪许卡文迪许(1687-1798) 扭秤实验221rmmGF 也正是因为如此，这个定律才称为万有引力定律。只不过一般物体的质量比较小，引力也非常小，我们不易感觉到而已。难怪万有引力定律于1687年问世，其中的恒量在100多年后的1798年才被测定。万有引力定律理理 解解1 1、任何两个物体之间都存在引力。、任何两个物体之间都存在引力。2 2、万有引力定律公式中的、万有引力定律公式中的 r r，其含义是两个质点间的距离。，其含义是两个质点间的距离。3 3、物体因为有质量而产生引力、物体因为有质量而产

6、生引力( (质量是引力产生的原因质量是引力产生的原因) )。4 4、重力是万有引力的分力。、重力是万有引力的分力。 、万有引力只适用于质点质点间引力大小的计算，当两物体间的距离远远大于每个物体的尺寸时，物体可看成质点，直接使用万有引力计算。 、当两物体是质量分布均匀的球体时，它们间的引力也可由公式直接计算，但式中的r是两球心间的距离。 、当研究物体不能看成质点时，可把物体假想分割成无数个质点，求出一个物体上每个质点与另一物体上每一个质点的万有引力然后求合力。万有引力定律适用条件适用条件: 如图如图. .在一个半径为在一个半径为R R、质量为、质量为M M的均质球体中，的均质球体中，紧贴球的边缘

7、挖去一个半径为紧贴球的边缘挖去一个半径为R/2R/2的球形空穴后，的球形空穴后，对位于球心和空穴中心连线上、与球心相距对位于球心和空穴中心连线上、与球心相距d d的质的质量为量为m m的质点的作用力为多大？的质点的作用力为多大？dR例题例题F1F2F合 到目前为止，人们发现自然界中的基本相互作用只有四种：万有引力作用、库仑力作用、原子核内的强作用和弱作用。前两种作用的规律是类似的：2rMmGF 221rqqkF 万有引力定律重要意义重要意义 、是、是1717世纪自然科学最伟大的成果之一。世纪自然科学最伟大的成果之一。 它把地面上物体运动的规律和天体运动的规律统一起它把地面上物体运动的规律和天体

8、运动的规律统一起来，对以后物理学和天文学的发展具有深远的影响。来，对以后物理学和天文学的发展具有深远的影响。 它第一次揭示了自然界中一种基本相互作用的规律，它第一次揭示了自然界中一种基本相互作用的规律，在人类认识自然的历史上树立了一座里程碑。在人类认识自然的历史上树立了一座里程碑。 、在科学文化发展史上起到了积极的推动作用，解放、在科学文化发展史上起到了积极的推动作用，解放了人们的思想，给人们探索自然的奥秘建立了极大的信心，了人们的思想，给人们探索自然的奥秘建立了极大的信心，人们有能力理解天地间的各种事物。人们有能力理解天地间的各种事物。第二节万有引力定律 课堂小结课堂小结向 心 力 公 式开

9、普勒第三定律牛顿第三定律万有引力定律22232223222224144)2(rMmFrmTrrTrmFTrmTmrmrF2rmMGF 万有引力定律具体内容内容：自然界中任何两个物体都是相互吸引 的，引力的大小跟这两个物体的质量 的乘积成正比，跟它们的距离的二次 方成反比。公式：221rmmGF 各物理量的含义 F牛顿（N）；m千克（kg）r 的含义：可 视 为 质 点 的 两 个物体间 的距离；其单位为：米(m)22111067.6kgmNG 万有引力恒量 万有引力定律理 解万有引力定律重要意义建立模型，温故探新数学推导，总结规律科学推想，形成等式实验验证，形成概念 作业作业P107: 2，3，4 2.思考 P107: 1，5万有引力定律推导思路、过程