高中物理：3.1《万有引力定律》课件（粤教必修2）.ppt

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1、第一节第一节第一节第一节 万有引力定律万有引力定律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“地心说地心说地心说地心说”和和和和“日心说日心说日心说日心说”1.1.地心说：托勒玫地心说：托勒玫地心说：托勒玫地心说：托勒玫(90-168)Claudius Peolemy(90-168)Claudius Peolemy 在在在在古古古古代代代代，以以以以希希希希腊腊腊腊亚亚亚亚里里里里士士士士多多多多德德德德为为为为代代代代表表表表，认认认认为为为为地地地地球球球球是是是是宇宇宇宇宙宙宙宙的的的的中中中中心心心心。其其其其它它

2、它它天天天天体体体体则则则则以以以以地地地地球球球球为为为为中中中中心心心心，在在在在不不不不停停停停地地地地运运运运动动动动。这这这这种种种种观观观观点点点点，就就就就是是是是“地地地地心心心心说说说说”。公公公公元元元元二二二二世世世世纪纪纪纪，天天天天文文文文学学学学家家家家托托托托勒勒勒勒密密密密，把把把把当当当当时时时时天天天天文文文文学学学学知知知知识识识识总总总总结结结结成成成成宇宇宇宇宙宙宙宙的的的的地地地地心心心心体体体体系系系系，发发发发展展展展完完完完善善善善了了了了“地地地地心心心心说说说说”，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。，描绘了一个复

3、杂的天体运动图象。，描绘了一个复杂的天体运动图象。2021/8/11 星期三11-75第一节第一节第一节第一节 万有引力定律万有引力定律万有引力定律万有引力定律托托托托勒勒勒勒玫玫玫玫认认认认为为为为，行行行行星星星星P P在在在在以以以以C C点点点点为为为为中中中中心心心心的的的的轨轨轨轨道道道道上上上上做做做做匀匀匀匀速速速速圆圆圆圆周周周周运运运运动动动动的的的的同同同同时时时时，圆圆圆圆心心心心C C点点点点也也也也沿沿沿沿以以以以OO点点点点为为为为圆圆圆圆心心心心的的的的轨轨轨轨道道道道相相相相对对对对于于于于离离离离地地地地球球球球不不不不远远远远的的的的QQ点点点点做做做做匀

4、匀匀匀速速速速圆圆圆圆周周周周运运运运动动动动，这这这这两两两两种种种种运运运运动动动动的的的的复复复复合合合合，构构构构成成成成了了了了行行行行星星星星的运动。的运动。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2021/8/11 星期三21-75第一节第一节第一节第一节 万有引力定律万有引力定律万有引力定律万有引力定律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)Nicolaus Copernicus(1473-1543)Nicolaus Copernicus 波波波波兰兰兰兰天天天天文文文文学学学学家家家家哥

5、哥哥哥白白白白尼尼尼尼经经经经过过过过近近近近四四四四年年年年的的的的观观观观测测测测和和和和计计计计算算算算，于于于于15431543年年年年出出出出版版版版了了了了“天天天天体体体体运运运运行行行行论论论论”正正正正式提出式提出式提出式提出“日心说日心说日心说日心说”。“日日日日心心心心说说说说”认认认认为为为为，太太太太阳阳阳阳不不不不动动动动，处处处处于于于于宇宇宇宇宙宙宙宙的中心，地球和其它行星公转还同时自转。的中心，地球和其它行星公转还同时自转。的中心，地球和其它行星公转还同时自转。的中心，地球和其它行星公转还同时自转。“日日日日心心心心说说说说”对对对对天天天天体体体体的的的的描

6、描描描述述述述大大大大为为为为简简简简化化化化，同同同同时时时时打打打打破破破破了了了了过过过过去去去去认认认认为为为为其其其其它它它它天天天天体体体体和和和和地地地地球球球球截截截截然然然然有有有有别别别别的界限，是一项真正的科学革命。的界限，是一项真正的科学革命。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。2021/8/11 星期三31-75第一节第一节第一节第一节 万有引力定律万有引力定律万有引力定律万有引力定律 “日日日日心心心心说说说说”和和和和宗宗宗宗教教教教的的的的主主主主张张张张是是是是相相相相反反反反的的的的。为为为为宣宣宣宣传传传传和和和和捍捍捍捍卫卫卫卫这

7、这这这个个个个学学学学说说说说，意意意意大大大大利利利利学学学学者者者者布布布布鲁鲁鲁鲁诺诺诺诺被被被被宗宗宗宗教教教教裁裁裁裁判判判判所所所所活活活活活活活活烧烧烧烧死死死死。伽伽伽伽利利利利略略略略受受受受到到到到残残残残酷酷酷酷的的的的迫迫迫迫害害害害，后后后后人人人人把把把把历历历历史史史史上上上上这这这这桩桩桩桩勇勇勇勇敢敢敢敢的的的的壮壮壮壮举举举举形形形形容容容容为为为为：“哥哥哥哥白白白白尼拦住了太阳，推动了地球。尼拦住了太阳，推动了地球。尼拦住了太阳，推动了地球。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2021/8/11

8、 星期三41-75第一节第一节第一节第一节 万有引力定律万有引力定律万有引力定律万有引力定律 十十十十七七七七世世世世纪纪纪纪，德德德德国国国国人人人人开开开开普普普普勒勒勒勒在在在在“日日日日心心心心说说说说”的的的的基基基基础础础础上上上上，整整整整理理理理了了了了他他他他的的的的老老老老师师师师，丹丹丹丹麦麦麦麦人人人人第第第第谷谷谷谷2020多多多多年年年年观观观观测测测测行行行行星星星星运运运运动动动动的的的的数数数数据据据据后后后后，经经经经过四年艰苦计算，总结了关于行星运动的三条规律，即：过四年艰苦计算，总结了关于行星运动的三条规律，即：过四年艰苦计算，总结了关于行星运动的三条规

9、律，即：过四年艰苦计算，总结了关于行星运动的三条规律，即：3.3.开普勒行星运动定律：开普勒（开普勒行星运动定律：开普勒（开普勒行星运动定律：开普勒（开普勒行星运动定律：开普勒（1571-16301571-1630）Joanhes KeplerJoanhes Kepler开开开开普普普普勒勒勒勒第第第第一一一一定定定定律律律律（椭椭椭椭圆圆圆圆轨轨轨轨道道道道定定定定律律律律）所所所所有有有有行行行行星星星星分分分分别别别别在在在在大大大大小小小小不不不不同同同同的的的的轨轨轨轨道道道道上上上上围围围围绕绕绕绕太太太太阳阳阳阳运运运运动动动动。太阳在这些椭圆的一个焦点上。太阳在这些椭圆的一个焦

10、点上。太阳在这些椭圆的一个焦点上。太阳在这些椭圆的一个焦点上。开开开开普普普普勒勒勒勒第第第第二二二二定定定定律律律律对对对对任任任任意意意意行行行行星星星星来来来来说说说说，他他他他与与与与太太太太阳的连线在相等的时间内扫过相等的面积。阳的连线在相等的时间内扫过相等的面积。阳的连线在相等的时间内扫过相等的面积。阳的连线在相等的时间内扫过相等的面积。开普勒第三定律开普勒第三定律开普勒第三定律开普勒第三定律行星绕太阳运动轨道半行星绕太阳运动轨道半行星绕太阳运动轨道半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。长轴的立方与运动周期的平方成正比。长轴的立方与运动周期的平方成正比。长轴的立方

11、与运动周期的平方成正比。2021/8/11 星期三51-75第一节第一节第一节第一节 万有引力定律万有引力定律万有引力定律万有引力定律二二二二.万有引力定律的发现万有引力定律的发现万有引力定律的发现万有引力定律的发现1.1.科学家对行星运动原因的各种猜想科学家对行星运动原因的各种猜想科学家对行星运动原因的各种猜想科学家对行星运动原因的各种猜想2.2.牛牛牛牛顿顿顿顿总总总总结结结结了了了了地地地地球球球球对对对对地地地地面面面面上上上上的的的的物物物物体体体体的的的的引引引引力力力力、太太太太阳阳阳阳对对对对行行行行星星星星的的的的引引引引力力力力、以以以以及及及及行行行行星星星星对对对对卫卫

12、卫卫星星星星的的的的引引引引力力力力，都都都都遵遵遵遵守守守守相相相相同同同同的的的的规规规规律律律律，是是是是同同同同一一一一性性性性质质质质的的的的力力力力。牛牛牛牛顿顿顿顿把把把把这这这这种种种种引引引引力力力力规规规规律律律律做做做做了了了了推推推推广广广广，在在在在16871687年年年年发发发发表表表表了了了了万万万万有有有有引引引引力定律。力定律。力定律。力定律。3.3.万万万万有有有有引引引引力力力力定定定定律律律律内内内内容容容容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

13、与与与两两两两个个个个物物物物体体体体的的的的乘乘乘乘积积积积成成成成正正正正比比比比，与与与与他他他他们们们们的的的的距距距距离离离离的的的的平平平平方方方方成成成成反反反反比。其数学表达式为：比。其数学表达式为：比。其数学表达式为：比。其数学表达式为：2021/8/11 星期三61-75第一节第一节第一节第一节 万有引力定律万有引力定律万有引力定律万有引力定律万有引力定律：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.m11.m1和和和和m2m2表示两个物体的质量，表示两个物体的质量，表示两个物体的质量，表示两个物体的质量，r r表示他们的距离，表示他们的距离，表示他们

14、的距离，表示他们的距离，2.G2.G为引力常数。为引力常数。为引力常数。为引力常数。G=6.6710G=6.671011 Nm2/kg211 Nm2/kg2 G G的物理意义的物理意义的物理意义的物理意义两质量各为两质量各为两质量各为两质量各为1kg1kg的物体相距的物体相距的物体相距的物体相距1m1m时万有引时万有引时万有引时万有引力的大小。力的大小。力的大小。力的大小。【说明说明说明说明】万有引力定律的：万有引力定律的：万有引力定律的：万有引力定律的：普遍性；普遍性；普遍性；普遍性；相互性；相互性；相互性；相互性；宏观性；宏观性；宏观性；宏观性；特殊性；特殊性；特殊性；特殊性；适用条件；适

15、用条件；适用条件；适用条件；【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；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；rr质点间的距离（球心距）。质点间的距离（球心距）。质点间的距离（球心距）。质点间的距离（球心距）。2021/8/11 星期三71-75第一节第一节第一节第一节 万有引力定律万有引力定律万有引力定律万有引力定律引力常数的测定引力常数的测定引力常数的测定引力常数的测定卡文迪许扭秤卡文迪许扭秤卡文迪许扭秤卡文迪许扭秤G=6.671011 Nm2/kg22021/8/11 星期三81-75第一节第一节第一节第一

16、节 万有引力定律万有引力定律万有引力定律万有引力定律引力常量的物理意义引力常量的物理意义引力常量的物理意义引力常量的物理意义它它它它在在在在数数数数值值值值上上上上等等等等于于于于两两两两个个个个质质质质量量量量都都都都是是是是1kg1kg的的的的物物物物体体体体相相相相距距距距1m1m时时时时的的的的相相相相互互互互作用力。作用力。作用力。作用力。万有引力定律的适用条件万有引力定律的适用条件万有引力定律的适用条件万有引力定律的适用条件 ：适适适适用用用用于于于于两两两两个个个个质质质质点点点点或或或或者者者者两两两两个个个个均均均均匀匀匀匀球球球球体体体体之之之之间间间间的的的的相相相相互互

17、互互作作作作用用用用。（两两两两物体为均匀球体时，物体为均匀球体时，物体为均匀球体时，物体为均匀球体时，r r为两球心间的距离）为两球心间的距离）为两球心间的距离）为两球心间的距离）万有引力定律发现的重要意义：万有引力定律发现的重要意义：万有引力定律发现的重要意义：万有引力定律发现的重要意义：万万万万有有有有引引引引力力力力定定定定律律律律的的的的发发发发现现现现，对对对对物物物物理理理理学学学学、天天天天文文文文学学学学的的的的发发发发展展展展具具具具有有有有深深深深远远远远的的的的影影影影响响响响。它它它它把把把把地地地地面面面面上上上上物物物物体体体体运运运运动动动动的的的的规规规规律律

18、律律和和和和天天天天体体体体运运运运动动动动的的的的规规规规律律律律统统统统一一一一了了了了起起起起来来来来。在在在在科科科科学学学学文文文文化化化化发发发发展展展展上上上上起起起起到到到到了了了了积积积积极极极极的的的的推推推推动动动动作作作作用用用用，解解解解放放放放了了了了人人人人们们们们的的的的思思思思想想想想，给给给给人人人人们们们们探探探探索索索索自自自自然然然然的的的的奥奥奥奥秘秘秘秘建建建建立立立立了了了了极极极极大大大大的的的的信信信信心心心心，人人人人们们们们有能力理解天地间的各种事物。有能力理解天地间的各种事物。有能力理解天地间的各种事物。有能力理解天地间的各种事物。20

19、21/8/11 星期三91-75第一节第一节第一节第一节 万有引力定律万有引力定律万有引力定律万有引力定律几种引力的比较几种引力的比较2021/8/11 星期三101-75第一节第一节第一节第一节 万有引力定律万有引力定律万有引力定律万有引力定律【例例例例题题题题】如如如如图图图图所所所所示示示示，在在在在距距距距一一一一个个个个质质质质量量量量为为为为MM，半半半半径径径径为为为为R R，密密密密度度度度均均均均匀匀匀匀的的的的球球球球体体体体表表表表面面面面R R处处处处，有有有有一一一一个个个个质质质质量量量量为为为为mm的的的的质质质质点点点点。此此此此时时时时MM对对对对mm的的的的

20、万万万万有有有有引引引引力力力力为为为为F1F1。当当当当从从从从MM中中中中挖挖挖挖去去去去如如如如图图图图所所所所示示示示半半半半径径径径为为为为R/2R/2的的的的球球球球体体体体时时时时，剩剩剩剩下下下下部部部部分分分分对对对对mm的的的的万万万万有有有有引引引引力力力力为为为为F2F2，则则则则F1F1与与与与F2F2的的的的比比比比为多少？为多少？为多少？为多少？【答案答案答案答案】9:79:72021/8/11 星期三111-75第一节第一节第一节第一节 万有引力定律万有引力定律万有引力定律万有引力定律【例题例题例题例题】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地球的

21、质量大约为月球质量的地球的质量大约为月球质量的8181倍。倍。倍。倍。一飞行器一飞行器一飞行器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在地球与月球之间，当月球对它的引力和地球对它的引在地球与月球之间，当月球对它的引力和地球对它的引在地球与月球之间，当月球对它的引力和地球对它的引力大小相等时，这个飞行器距地心的距离与距月心的距力大小相等时，这个飞行器距地心的距离与距月心的距力大小相等时，这个飞行器距地心的距离与距月心的距力大小相等时，这个飞行器距地心的距离与距月心的距离之比为。离之比为。离之比为。离之比为。【答案答案答案答案】9:19:12021/8/11 星期三121-752021/8/11 星期三13