万有引力定律以及应用.pptx

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1、 什么力来维持行星绕太阳的什么力来维持行星绕太阳的运动呢？运动呢？伽利略伽利略行星的运动是受到了来自太阳的类似于磁力的作用，与距离成反比。行星的运动是太阳吸引的缘故，行星的运动是太阳吸引的缘故，行星的运动是太阳吸引的缘故，行星的运动是太阳吸引的缘故，并且力的大小与到太阳距离的平方并且力的大小与到太阳距离的平方并且力的大小与到太阳距离的平方并且力的大小与到太阳距离的平方成反比。成反比。成反比。成反比。在行星的周围有旋转的物质(以太)作用在行星上，使得行星绕太阳运动。开普勒开普勒笛卡尔笛卡尔胡克胡克一切物体都有合并的趋势。一切物体都有合并的趋势。科学的足迹科学的足迹牛顿牛顿 (16431727)(

2、16431727)英国著名的物理学家英国著名的物理学家 当年牛顿在前人研究的基础上，也经过类似的思考，并凭借其超凡的数学能力和坚定的信念，深入研究，最终发现了万有引力定律。牛顿在1676年给友人的信中写道：如果说我看的比别人更远，如果说我看的比别人更远，那是因为我站在巨人的肩膀上。那是因为我站在巨人的肩膀上。建立模型诱思：诱思：行星的实际运动是椭圆运动，但我们还不了解椭圆运动规律，那应该怎么办？能把它简化成什么运动呢？太阳太阳行星行星a建立模型太阳太阳行星行星r太阳太阳行星行星a诱思：既然把行星绕太阳的运动简化为圆周运动。那么行星绕太阳运动可看成匀速圆周运动还是变速圆周运动？为什么？简简化化行

3、星绕太阳做匀速圆周运动需要的向心力由什么力来提供呢？这个力的方向怎样？这个力的方向怎样？建立模型诱思：诱思：太阳对行星太阳对行星的引力提供的引力提供向心力，那向心力，那这个力大小这个力大小有什么样的有什么样的定量关系？定量关系？F太阳太阳行星行星科科学学探探究究追追寻寻牛牛顿顿的的足足迹迹消去消去v行星运行速度行星运行速度v容易容易观测？怎么办？观测？怎么办？消去消去T讨论讨论关系式中关系式中m m是受是受力天体还是施力力天体还是施力天体的质量？天体的质量？一一、太阳对行星的引力、太阳对行星的引力F请用中文描述这个关系式！太阳对行星的引力跟行星（受力星体）质量成正比，与行星、太阳距离的二次方成

4、反比.F行行星星太太阳阳F既然太阳对行星有引力，那么行星对太阳有没有引力？它有怎么样定量的关系？科科学学探探究究追追寻寻牛牛顿顿的的足足迹迹二二、行星对太阳的引力、行星对太阳的引力FF行行星星太太阳阳F类类比比法法牛牛 三三太阳对行星的引力跟行星的质量成正比，与行星、太阳距离的二次方成反比.行星对太阳的引力跟太阳的质量成正比，与行星、太阳距离的二次方成反比.科科学学探探究究追追寻寻牛牛顿顿的的足足迹迹三三、太阳与行星间的引力、太阳与行星间的引力F类类比比法法牛牛 三三F 和和F 是一对作用力是一对作用力和反作用力，那么可和反作用力，那么可以得出以得出F大小跟太阳质大小跟太阳质量量M、行星质量、

5、行星质量m的关的关系式有什么关系？系式有什么关系？牛三牛三G为比例系数，与为比例系数，与太阳、行星无关。太阳、行星无关。方向：方向：沿着太阳与行星间的连线连线科科学学探探究究追追寻寻牛牛顿顿的的足足迹迹 行星绕太阳运动遵守这个规律，行星绕太阳运动遵守这个规律，那么在其他地方是否适用这个规律那么在其他地方是否适用这个规律呢？呢？二、万有引力定律二、万有引力定律1 1、内容：、内容：自然界中任何两个物体都是相互吸引，自然界中任何两个物体都是相互吸引，引力的大小跟这两个物体的质量引力的大小跟这两个物体的质量m m1 1和和m m2 2的乘积的乘积成正比，跟它们的距离成正比，跟它们的距离r r的二次方

6、成反比。的二次方成反比。3 3、单位：质量、单位：质量m m（kgkg）；距离）；距离r r（m m）；）；力力F F（N N）2 2、公式：、公式：一、月一、月 地检验地检验4 4、适用条件：、适用条件：（1 1）两个质点）两个质点（2 2）两个质量分布均匀的球体，）两个质量分布均匀的球体，r r为两为两个球心间的距离个球心间的距离一种方法一种方法 当研究物体不能看作质点时，可以当研究物体不能看作质点时，可以把物体假想分割成无数个质点，求出每个把物体假想分割成无数个质点，求出每个质点受到的引力，然后求合力。质点受到的引力，然后求合力。三、引力常量三、引力常量G G叫引力常量叫引力常量 英国的

7、卡文迪许英国的卡文迪许第一次在实验室中比较精确第一次在实验室中比较精确的测量出的测量出G的数值的数值目前比较精确的目前比较精确的G 6.6725910-11Nm2/kg2通常取通常取 G 6.6710-11Nm2/kg2 引力常量是自然界中少数几个最重要引力常量是自然界中少数几个最重要的物理常量之一的物理常量之一 粗略的计算一下两个质量为粗略的计算一下两个质量为50kg50kg，相距相距0.5m0.5m的人之间的引力？的人之间的引力？一粒芝麻重的几千分之一一粒芝麻重的几千分之一 计算太阳与地球之间的万有引力计算太阳与地球之间的万有引力 已知：太阳的质量为已知：太阳的质量为M=2.01030kg

8、，地球，地球质量为质量为m=5.81025kg，日地之间的距离为，日地之间的距离为R=1.51011m 3.51022N非常大，能够拉断直径为非常大，能够拉断直径为9000km的钢柱。的钢柱。3.51022(N)而太阳对质量为而太阳对质量为50kg的人，引力很小，的人，引力很小，不到不到0.3N。当然我们感受不到太阳的引力。当然我们感受不到太阳的引力。万有引力和重力近似相等万有引力和重力近似相等OOF F向向向向mgmgF F万有引力分解为两个分力：万有引力分解为两个分力：万有引力分解为两个分力：万有引力分解为两个分力：重力重力：G=mg m随地球自转的向心力随地球自转的向心力Fn：重力产生原

9、因：是由于地球对物体的吸引而重力产生原因：是由于地球对物体的吸引而重力产生原因：是由于地球对物体的吸引而重力产生原因：是由于地球对物体的吸引而产生的。产生的。产生的。产生的。Fn=m R 42T 2在赤道上在赤道上在赤道上在赤道上 Fn G/300Fn G/300结论：结论：结论：结论：向心力远小于重力向心力远小于重力向心力远小于重力向心力远小于重力 （不考虑地球自转的影响时）（不考虑地球自转的影响时）（不考虑地球自转的影响时）（不考虑地球自转的影响时）重力重力重力重力近似等于近似等于近似等于近似等于万有引力万有引力万有引力万有引力 行星（或卫星）做匀速圆周运动所需的行星（或卫星）做匀速圆周运

10、动所需的万有引力万有引力提供提供向心力向心力天体质量、密度的计算天体质量、密度的计算MVr=当rR时天体质量、密度的计算天体质量、密度的计算MVr=最近观看最近观看的幻灯片的幻灯片人造地球卫星人造地球卫星1、运行轨道的中心必须是地球的球心，、运行轨道的中心必须是地球的球心，才能保证提供的万有引力和卫星作圆周才能保证提供的万有引力和卫星作圆周运动需要的的向心力相等。运动需要的的向心力相等。2、运行速度、加速度、周期、角速度、运行速度、加速度、周期、角速度3、同步卫星、同步卫星4、卫星中的失重、卫星中的失重绕地球运行的卫星绕地球运行的卫星中的物体处于完全中的物体处于完全失重状态失重状态最近观看最近

11、观看的幻灯片的幻灯片赤道轨道赤道轨道极地轨道极地轨道倾斜倾斜轨道轨道同步同步轨道轨道自转轴自转轴最近观看最近观看的幻灯片的幻灯片a向向F引引Mmr思路：万有引力提供卫星思路：万有引力提供卫星作匀速圆周运动的向心力作匀速圆周运动的向心力最大线速度？最大角速度？最大向心加速度？最大线速度？最大角速度？最大向心加速度？最小周期？最小周期？最近观看最近观看的幻灯片的幻灯片R R增大增大V V减小减小R R增大增大 减小减小R R增大增大T T增大增大R R增大增大a a减小减小最近观看最近观看的幻灯片的幻灯片1、“同步同步”的含义的含义在地球的上空相对地球静止，与地球自转在地球的上空相对地球静止，与地

12、球自转同步同步2、同步卫星的用途：、同步卫星的用途：主要用于通信，转播电视、电话等信号主要用于通信，转播电视、电话等信号最近观看最近观看的幻灯片的幻灯片3、同步卫星的特点、同步卫星的特点（1）同步卫星与地面相对静止，与地）同步卫星与地面相对静止，与地球自转同步，周期为球自转同步，周期为24h。（2）同步卫星的运行方向与地球自转）同步卫星的运行方向与地球自转方向相同。方向相同。（3）同步卫星定点在赤道正上方，即）同步卫星定点在赤道正上方，即轨道平面和赤道共面，离地高度、运轨道平面和赤道共面，离地高度、运行速率是唯一确定的。行速率是唯一确定的。最近观看最近观看的幻灯片的幻灯片 近地卫星、同步卫近地

13、卫星、同步卫近地卫星、同步卫近地卫星、同步卫星、月球三者比较：星、月球三者比较：星、月球三者比较：星、月球三者比较：月球月球h=3.8108mr3.8108mv=1km/sT=27天天同同同同步步步步卫卫卫卫星星星星h=3.6107mr=4.2107mv=3km/sT=24h近近近近地地地地卫卫卫卫星星星星h0r=6.4106mv=7.9km/sT=84分钟分钟4 4、同步卫星、同步卫星:最近观看最近观看的幻灯片的幻灯片F引引Mmr卫星中的失重卫星中的失重支持力支持力F卫星卫星对整个卫星，有：对整个卫星，有：对卫星中的物体对卫星中的物体m，有：，有：宇宙速度宇宙速度(1)(1)第一宇宙速度第一

14、宇宙速度：V=7.9km/sV=7.9km/s(2)(2)推导：推导：所以所以第一宇第一宇宙速度宙速度又又叫最小发射速度，最大环绕速度叫最小发射速度，最大环绕速度。第一宇宙速度第一宇宙速度：V V1 1=7.9km/s=7.9km/s（地面附近、匀速圆周运动）（地面附近、匀速圆周运动）V V1 1=7.9km/s=7.9km/s 如果人造地球卫星进入地面附近如果人造地球卫星进入地面附近的轨道速度的轨道速度大于大于7.9km/s7.9km/s，而小于，而小于11.2km/s11.2km/s，它绕地球运动的轨迹是它绕地球运动的轨迹是椭圆。椭圆。(3)(3)第二宇宙速度第二宇宙速度：当物体的速度当物

15、体的速度大大于或等于于或等于11.2km/s11.2km/s时时，卫星就会脱离，卫星就会脱离地球的引力，不在绕地球运行。我们地球的引力，不在绕地球运行。我们把这个速度叫第二宇宙速度。达到第把这个速度叫第二宇宙速度。达到第二宇宙速度的物体还受到太阳的引力。二宇宙速度的物体还受到太阳的引力。(4)(4)第三宇宙速度第三宇宙速度：如果物体的速度如果物体的速度等等于或大于于或大于16.7km/s16.7km/s，物体就摆脱了太阳物体就摆脱了太阳引力的束缚，飞到太阳系以外的宇宙空引力的束缚，飞到太阳系以外的宇宙空间去。我们把这个速度叫第三宇宙速度。间去。我们把这个速度叫第三宇宙速度。V1=7.9km/s 地球地球V V2 2=11.2km/s=11.2km/sV V3 3=16.7km/s=16.7km/s11.2km/sv7.9km/s