新课标高中物理必修万有引力定律1.ppt
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1、万有引力定律万有引力定律 一：历史背景一：历史背景 1:1:太阳系行星的运动：地心说太阳系行星的运动：地心说-日心日心说说 2:2:开普勒通过长期的观测，得出行星运动的三大规律开普勒通过长期的观测，得出行星运动的三大规律(1)：所有的行星围绕太阳运动的轨道都是：所有的行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在所有椭圆的一个焦点上椭圆，太阳处在所有椭圆的一个焦点上(2)：在相同的时间内，矢径扫过的面积相等：在相同的时间内，矢径扫过的面积相等(3)：所有行星的轨道半长轴的三次方跟公转所有行星的轨道半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等周期的二次方的比值都相等 2021/8/8 星期日1二：万有
2、引力定律二：万有引力定律（说明：行星为什么这样动）说明：行星为什么这样动）1：定义：定义 自自然然界界中中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跟跟这这两两个个物物体体的的质质量量的的乘乘积积成成正正比比，跟跟他他们们的的距距离离的二次方成反比的二次方成反比2：表达式：表达式 引力常量引力常量 G=6.6710-11Nm2/kg2 数值上等于质量都是数值上等于质量都是1kg的物体相的物体相距距1m时的相互作用力时的相互作用力 例题：试估算同桌之间的万有引力例题：试估算同桌之间的万有引力 2021/8/8 星期日2例题：已知：地球半径：例题：已知：地球半径：R
3、1=6.4103km 月球到地球的距离：月球到地球的距离：r1=3.8108m 地球到太阳的距离：地球到太阳的距离：r2=1.491011m 月球月球m1=7.41022kg 地球：地球：m2=5.981024kg 太阳：太阳：m3=1.961030kg （1 1：估算人和地球之间的万有引力：估算人和地球之间的万有引力（2 2：地球和月球之间的万有引力：地球和月球之间的万有引力（3：月球和太阳之间的万有引力：月球和太阳之间的万有引力3：引力常量的测定：引力常量的测定 书本书本P106 卡文迪许扭秤卡文迪许扭秤 2021/8/8 星期日3第五节：万有引力定律第五节：万有引力定律 在天文学上的应用
4、一在天文学上的应用一一：计算天体（中心天体）的质量一：计算天体（中心天体）的质量以太阳系为例：已知太阳系任一行星的轨道以太阳系为例：已知太阳系任一行星的轨道半径半径r和运行周期和运行周期T（质量为质量为m）根据万有引力提供向心力根据万有引力提供向心力 得得 例题例题1：估算太阳的质量：估算太阳的质量 已知：地球到太阳的距离：已知：地球到太阳的距离：r1=1.491011m 引力常量引力常量G=6.6710-11Nm2/kg2结论：结论：1.961030kg 2021/8/8 星期日4即围绕同一中心天体运动的所有天体，其半即围绕同一中心天体运动的所有天体，其半径的三次方和周期的二次方之比为常数，
5、这径的三次方和周期的二次方之比为常数，这个常数只与中心天体的质量有关。个常数只与中心天体的质量有关。（答案：（答案：年）年）例题例题2：一小行星围绕太阳公转，转动半径：一小行星围绕太阳公转，转动半径为地球轨道半径的为地球轨道半径的 ，则其周期为多长？，则其周期为多长？2021/8/8 星期日5例题例题3：过关：过关21P123 设月球绕地球设月球绕地球运动的周期为运动的周期为27天，则地球同步卫星到天，则地球同步卫星到地球中心的距离与月球中心到地球中心地球中心的距离与月球中心到地球中心距离之比为多少？距离之比为多少？2021/8/8 星期日6二：求中心天体的密度二：求中心天体的密度式中式中R为
6、太阳的半径为太阳的半径，r为行星的轨道半径为行星的轨道半径r R说说明明：只只要要知知道道太太阳阳系系的的任任一一行行星星的的轨轨道道半半径径、运行周期、太阳半径，就可以计算太阳的密度运行周期、太阳半径，就可以计算太阳的密度简化：简化：若选择的行星靠近太阳若选择的行星靠近太阳表面运行表面运行，r与与R近似相等，则近似相等，则 例题例题4：估算地球密度：估算地球密度（答案：（答案：0.76104kg/m3）2021/8/8 星期日7三：发现未知天体三：发现未知天体书本书本P1082021/8/8 星期日8第六节：万有引力定律在天文学上的应用二第六节：万有引力定律在天文学上的应用二-以地球作为中心
7、天体，研究地月系统以地球作为中心天体，研究地月系统 一：跟着地球一起转动的物体一：跟着地球一起转动的物体 如：地表的山、房屋、人、教室如：地表的山、房屋、人、教室 特点：特点：与地球有相同的角速度和周期与地球有相同的角速度和周期 注意：注意：万有引力绝大部分表现为重力，极小万有引力绝大部分表现为重力，极小 部分提供向心力部分提供向心力 数据说明：数据说明：在周期相同的情况下，半径越在周期相同的情况下，半径越大所需的向心力越大大所需的向心力越大 2021/8/8 星期日9以赤道上的物体为例以赤道上的物体为例 结论一结论一：可以近似认为万有引力约等于重力：可以近似认为万有引力约等于重力地表：地表：
8、h高处：高处：结论二结论二：同一纬度、不同：同一纬度、不同高度处的重力加速度高度处的重力加速度 2021/8/8 星期日10例题例题1：试写出月球表面处重力加速度的表达：试写出月球表面处重力加速度的表达式式.例题例题2：地球上能举起：地球上能举起100千克杠铃的人在月千克杠铃的人在月球上能举起多少质量的杠铃？球上能举起多少质量的杠铃？答案：答案：600kg 2021/8/8 星期日11二：绕者地球转的物体二：绕者地球转的物体 如：月球、人造卫星如：月球、人造卫星 特点：特点：角速度、线速度、周期与地球不一定相等角速度、线速度、周期与地球不一定相等 注注意意：万万有有引引力力全全部部提提供供向向
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