第三章第一节万有引力定律.ppt

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1、第三章第三章第三章第三章 万有引力定律及其应用万有引力定律及其应用万有引力定律及其应用万有引力定律及其应用-AnpeiAnpei 编制编制编制编制第一节第一节 万有引力定律万有引力定律一、古人对天体运动的看法及发展过一、古人对天体运动的看法及发展过程：程：回顾历史回顾历史 在古代，人们对于天体的运动存在着在古代，人们对于天体的运动存在着地心说地心说和和日心说日心说两种对立的看法。两种对立的看法。托托勒勒密密亚亚里里士士多多德德1、地心说：、地心说：地球是静止的，是宇宙的中心，地球是静止的，是宇宙的中心，一切天体围绕地球做匀速圆周运动。一切天体围绕地球做匀速圆周运动。代表人物：代表人物：托勒密托

2、勒密回顾历史回顾历史哥哥白白尼尼伽伽利利略略布布鲁鲁诺诺2、日心说：、日心说：太阳是宇宙的中心，静止，地太阳是宇宙的中心，静止，地球和其它行星都绕太阳匀速圆周运动。球和其它行星都绕太阳匀速圆周运动。代表人物：哥白尼代表人物：哥白尼回顾历史回顾历史第第谷谷丹麦天文学丹麦天文学家，二十年如一日家，二十年如一日地对行星的运动进地对行星的运动进行观察，积累了大行观察，积累了大量的、精确程度令量的、精确程度令人吃惊的第一手观人吃惊的第一手观察资料，为开普勒察资料，为开普勒三定律的发现奠定三定律的发现奠定了基础。了基础。第谷（丹麦天文学家）二、开普勒对行星运动的研究：二、开普勒对行星运动的研究：回顾历史回

3、顾历史开普开普勒勒德国天文学家德国天文学家开普勒在第谷观开普勒在第谷观测的测的基础上，经基础上，经17年年的探索，先后提出了的探索，先后提出了天体运动的规律（开天体运动的规律（开普勒三定律），使日普勒三定律），使日心说有了完善的理论心说有了完善的理论体系。被誉为体系。被誉为“创制创制天空法律者。天空法律者。1717世纪前：世纪前：行星理所应当的做这种完美的圆周运动行星理所应当的做这种完美的圆周运动在行星的周围有旋转的物质作用在行星在行星的周围有旋转的物质作用在行星上，使得行星绕太阳运动上，使得行星绕太阳运动胡克、哈雷等胡克、哈雷等：受到了太阳对它的引力，证明了如果行受到了太阳对它的引力，证明了

4、如果行星的轨道是圆形的，其所受的引力大小星的轨道是圆形的，其所受的引力大小跟行星到太阳的距离的二次方成反比跟行星到太阳的距离的二次方成反比伽利略伽利略：一切物体都有合并的趋势，这种趋势导一切物体都有合并的趋势，这种趋势导致物体做圆周运动致物体做圆周运动开普勒：开普勒：受到了来自太阳的类似与磁力的作用受到了来自太阳的类似与磁力的作用笛卡儿：笛卡儿：关于行星运动的各种动力学解释关于行星运动的各种动力学解释关于行星运动的各种动力学解释关于行星运动的各种动力学解释回顾历史回顾历史问问1：通过对天体的研究发展过程，：通过对天体的研究发展过程，你认为该如何正确研究科学问题？你认为该如何正确研究科学问题？思

5、思 考考（1）根据事实提出假说，建立模型）根据事实提出假说，建立模型（2）注重观察，用事实检验）注重观察，用事实检验（3）由新事实修正或建立新理论）由新事实修正或建立新理论3、不同行星绕太阳运行时相互间有无关系？、不同行星绕太阳运行时相互间有无关系？怎样的关系？怎样的关系？1、行星的运动轨迹，太阳的位置。、行星的运动轨迹，太阳的位置。2、行星的运动是匀速率还是变速率？怎么、行星的运动是匀速率还是变速率？怎么变？变？问问2：要清楚行星运动的规律，必须要清楚行星运动的规律，必须研究哪几方面的问题？研究哪几方面的问题？思思 考考三、开普勒三大定律内容：三、开普勒三大定律内容：回顾历史回顾历史第一定律

6、：第一定律：所有的行星围绕太阳运动的轨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道都是椭圆，太阳处在所有椭圆的一个焦点上。点上。ABF1F2CDOAO=BO=R为半长轴为半长轴CO=DO=r为半短轴为半短轴(1609年总结）年总结）第二定律：第二定律：对于每一个行星而言，太阳和对于每一个行星而言，太阳和行星的连线在相等的时间内扫过相等的面行星的连线在相等的时间内扫过相等的面积。积。S1S2S31、相等时间、相等时间t内，内，S1=S2=S3则则VAVBVCABC2、A、B、C各点的速各点的速度方向？度方向？(1609年总结）年总结）第三定律：第三定律：所有行星的轨道的半长轴

7、的三所有行星的轨道的半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等次方跟公转周期的二次方的比值都相等2RT=k(1609年总结）年总结）万有引力定律的发现万有引力定律的发现四、牛顿对天体的研究：四、牛顿对天体的研究：式式中中r代代表表行行星星的的轨轨道道半半径径，T代代表表行行星星的的公公转转周周期期。又又根根据据牛牛顿顿第第二二定定律律，太太阳阳对对行行星星的的引力是行星做匀速圆周运动的向心力，引力是行星做匀速圆周运动的向心力，若把行星绕太阳的运动近似地认为是匀速若把行星绕太阳的运动近似地认为是匀速圆周运动，根据圆周运动，根据开普勒第三定律开普勒第三定律(1)式中的式中的m2表式行星的质量。表

8、式行星的质量。(2)-式中的式中的G是个比例恒量。是个比例恒量。由由(1)、(2)两式可得两式可得(3)由上式可知，太阳对行星的引力与行星的质量成正由上式可知，太阳对行星的引力与行星的质量成正比，与行星的轨道半径比，与行星的轨道半径(即行星到太阳间的距离即行星到太阳间的距离)的平的平方成反比。方成反比。合理的逻辑，太阳与行星间的引力是合理的逻辑，太阳与行星间的引力是相互的，引力的大小既与行星的质量成正比，相互的，引力的大小既与行星的质量成正比，也应与太阳的质量成正比也应与太阳的质量成正比，即：即：(4)牛牛顿顿还还研研究究了了卫卫星星绕绕行行星星运运动动的的规规律律，他他得得出出结结论论：行行

9、星星和和卫卫星星之之间间的的引引力力跟跟太太阳阳和和行行星星之之间间的的引引力力是是同同一一种种性性质质的的力力，遵遵守守同同样样的的规规律律。于于是是牛牛顿顿把把这这种种引引力力规规律律做做了了合合理理的的推推广广，发现了万有引力定律。发现了万有引力定律。1万万有有引引力力定定律律：任任任任何何何何两两两两个个个个物物物物体体体体都都都都是是是是相相相相互互互互吸吸吸吸引引引引的的的的，引引引引力力力力的的的的大大大大小小小小与与与与两两两两个个个个物物物物体体体体质质质质量量量量的的的的乘乘乘乘积积积积成成成成正正正正比比比比，与与与与它它它它们们们们距离的平方成反比。表示为距离的平方成反

10、比。表示为距离的平方成反比。表示为距离的平方成反比。表示为G 为万有引力常量，为万有引力常量，G6.6710-11Nm2/kg2注意点注意点：（1）适用于两个质点，两个质量分布均匀的球体，如）适用于两个质点，两个质量分布均匀的球体，如果两个物体间的距离远远大于两物体的形状大小，也可果两个物体间的距离远远大于两物体的形状大小，也可用此式计算。用此式计算。（2）两个物体间的万有引力是一对作用力和反作用力）两个物体间的万有引力是一对作用力和反作用力2、卡文迪许的扭秤实验：、卡文迪许的扭秤实验：引力常数是由卡文迪许于引力常数是由卡文迪许于1789年测定年测定（1687年，牛顿发现总结了万有引力定律）年

11、，牛顿发现总结了万有引力定律）1、如如图图所所示示，已已知知行行星星在在A点点的的速速率率大大于于它它在在B点点的的速速率率，试试判判断断太太阳阳是是位位于于图图中中的的F1点点还还是是F2点，为什么？点，为什么？ABF1F2针对练习针对练习太阳在焦点太阳在焦点F1处。原因是越近太阳，速率就处。原因是越近太阳，速率就越大。越大。2.对于万有引力定律的表达式对于万有引力定律的表达式，下列说法，下列说法中正确的是（）中正确的是（）A.公式中公式中G为引力常量，它是由实验测得的，而不为引力常量，它是由实验测得的，而不是人为规定的是人为规定的B.当当r趋近于零时，万有引力趋近于无穷大趋近于零时，万有引

12、力趋近于无穷大C.m1与与m2受到的引力总是大小相等的而与受到的引力总是大小相等的而与m1、m2是否相等无关是否相等无关D.m1与与m2受到的引力总是大小相等、方向相反的，受到的引力总是大小相等、方向相反的，是一对平衡力是一对平衡力思思 考考ACAC针对练习针对练习3.下列叙述正确的是（）下列叙述正确的是（）A.卡文迪许实验测出了引力常量卡文迪许实验测出了引力常量B.万有引力常量的单位是万有引力常量的单位是Nm2/kg2C.我们平时很难觉察到物体间的引力，这是由我们平时很难觉察到物体间的引力，这是由于一般物体间没有万有引力作用于一般物体间没有万有引力作用D.万有引力常量的数值是人为规定的万有引

13、力常量的数值是人为规定的思思 考考ABAB针对练习针对练习4.甲、乙两个质点间的万有引力大小为甲、乙两个质点间的万有引力大小为F，若，若甲物体的质量不变，乙物体的质量增加到原来甲物体的质量不变，乙物体的质量增加到原来的的2倍，同时，它们之间的距离减为原来的倍，同时，它们之间的距离减为原来的1/2，则甲、乙两物体的万有引力大小将变为：，则甲、乙两物体的万有引力大小将变为：A.FB.F/2C.8FD.4F思思 考考答案：答案：C针对练习针对练习5.某物体在地球表面上受到地球对它的引力大小某物体在地球表面上受到地球对它的引力大小为为800N，为使此物体受到的引力减至，为使此物体受到的引力减至50N，若，若地球的半径为地球的半径为R，则物体距地面的高度为：，则物体距地面的高度为：A、2RB、3RC、4RD、5R思思 考考答案：答案：答案：答案：B B针对练习针对练习小结：小结：行行星星的的运运动动古人对行星运动的看法古人对行星运动的看法日心说日心说地心说地心说开普勒三大开普勒三大定律定律科学的研究方法：科学的研究方法：事实事实-假说假说（理论）（理论）-新事实新事实修正理论或修正理论或提出新的理论提出新的理论万有引力定律万有引力定律1、完成、完成名师面对面名师面对面中的本节内容中的本节内容2、预习第二节：万有引力定律的应用、预习第二节：万有引力定律的应用作业作业