太阳与行星的引力幻灯片.ppt

《太阳与行星的引力幻灯片.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《太阳与行星的引力幻灯片.ppt（36页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、太阳与行星的引力第1页，共36页，编辑于2022年，星期五开普勒第一定律开普勒第一定律轨道定律轨道定律所有行星都分别在大小不同的椭圆轨道所有行星都分别在大小不同的椭圆轨道上围绕太阳运动，太阳是在这些椭圆的上围绕太阳运动，太阳是在这些椭圆的一个焦点上一个焦点上;开普勒第二定律开普勒第二定律面积定律面积定律对每个行星来说，太阳和行星的连对每个行星来说，太阳和行星的连线在相等的时间扫过相等的面积线在相等的时间扫过相等的面积;开普勒第三定律开普勒第三定律周期定律周期定律所有行星的轨道的半长轴的三次方跟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公转周期的二次方的比值都相等.太阳太阳行星

2、行星b=va一、回顾旧知、引入新课一、回顾旧知、引入新课第2页，共36页，编辑于2022年，星期五第3页，共36页，编辑于2022年，星期五n行星为什么绕太阳如此和谐而行星为什么绕太阳如此和谐而又有规律地做椭圆运动？又有规律地做椭圆运动？第4页，共36页，编辑于2022年，星期五科学的足迹科学的足迹1、伽利略：、伽利略：、伽利略：、伽利略：一切物体都有合并的趋势，这种趋势导致一切物体都有合并的趋势，这种趋势导致物体做圆周运动物体做圆周运动。2、开普勒：开普勒：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。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

3、似与磁力的作用。3 3、笛卡儿：、笛卡儿：、笛卡儿：、笛卡儿：在行星的周围有旋转的物质在行星的周围有旋转的物质(以太）作用在以太）作用在行星上，使得行星绕太阳运动。行星上，使得行星绕太阳运动。4 4、胡克、哈雷等、胡克、哈雷等:受到了太阳对它的引力，证明了如果受到了太阳对它的引力，证明了如果行星的轨道是圆形的，其所受的引力大小跟行星到太行星的轨道是圆形的，其所受的引力大小跟行星到太阳的距离的二次方成反比，但没法证明在椭圆轨道规阳的距离的二次方成反比，但没法证明在椭圆轨道规律也成立。律也成立。5 5、牛顿：牛顿：如果太阳和行星间的引力与距离的二次方成反比，如果太阳和行星间的引力与距离的二次方成反

4、比，则行星的轨迹是椭圆则行星的轨迹是椭圆.并且阐述了普遍意义下的万有引力并且阐述了普遍意义下的万有引力定律。定律。第5页，共36页，编辑于2022年，星期五牛顿牛顿(16431727)(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当年牛顿在前人研究的基础上，并凭借其超凡的基础上，并凭借其超凡的数学能力和坚定的信念，的数学能力和坚定的信念，深入研究，最终发现了深入研究，最终发现了万万有引力定律有引力定律。第6页，共36页，编辑于2022年，星期五 什么力来维持行星绕太阳什么力来维持行星绕太阳的运动呢？的运动呢？第7页，共36页，编辑于2022年，星期五思考：思考：是

5、什么原因使行星绕太阳是什么原因使行星绕太阳运动呢？运动呢？猜想的逻辑顺序：猜想的逻辑顺序：曲线运动曲线运动变速运动变速运动加速度加速度合外力合外力引力引力第8页，共36页，编辑于2022年，星期五猜想：猜想：引力大小跟什么有关？引力大小跟什么有关？追寻牛顿的足迹追寻牛顿的足迹讨论验证思路：讨论验证思路：由运动情况由运动情况-加速度加速度-受力情况受力情况第9页，共36页，编辑于2022年，星期五太阳太阳行星行星r太阳太阳行星行星a第10页，共36页，编辑于2022年，星期五太阳太阳行星行星行星行星F第11页，共36页，编辑于2022年，星期五消去消去v行星运行速度行星运行速度v不不容易观测？容

6、易观测？怎么办？怎么办？消去消去T讨论讨论第12页，共36页，编辑于2022年，星期五关系式中关系式中m m是受力是受力天体还是施力天天体还是施力天体的质量？体的质量？探究探究1:太阳对行星的引力太阳对行星的引力F 太阳太阳对对行星行星的引力跟的引力跟受受力星体的质量力星体的质量成正比，成正比，与行星、太阳距离的二与行星、太阳距离的二次方成反比次方成反比.F行行星星太太阳阳Fm Mr第13页，共36页，编辑于2022年，星期五探究探究2: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 三三太阳太阳对对行星行星的引力跟的引力跟受力受力星体星体的质量成正比，与的质量成正比，

7、与行星、太阳距离的二次行星、太阳距离的二次方成反比方成反比.mMr第14页，共36页，编辑于2022年，星期五探究探究3: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 三三牛三牛三G为比例系数，为比例系数，与太阳、行星与太阳、行星无关。无关。第15页，共36页，编辑于2022年，星期五 关于行星对太阳的引力的说法中正确的是（关于行星对太阳的引力的说法中正确的是（）A.A.行星对太阳的引力与太阳对行星的引力是行星对太阳的引力与太阳对行星的引力是 同一性质的力同一性质的力 B.B.行星对太阳的引力与太阳的质量成正比，行星对太阳的引力与太阳的质量成正比，与行星的质量无关与行星的质量无关 C

8、.C.太阳对行星的引力大于行星对太阳的引力太阳对行星的引力大于行星对太阳的引力 D.D.行星对太阳的引力大小与太阳的质量成正行星对太阳的引力大小与太阳的质量成正 比，与行星距太阳的距离成反比比，与行星距太阳的距离成反比 A三、迁移应用三、迁移应用 能力提高能力提高第16页，共36页，编辑于2022年，星期五 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呢那么在其他地方是否适用这个规律呢？第17页，共36页，编辑于2022年，星期五地地球球对对苹苹果果的的引引力力地地球球对对月月球球的的引引力力？第18页，共36页，编辑于2022年，星期五已知：已知：r

9、 r月地月地 =3.810=3.8108 8 m m，T T月月 =27.3=27.3 天天,g=9.8 m/sg=9.8 m/s2 2,求求a a月月/g/g=a月解解:224Trp=2.69 X 10-3m/s/ga月=2.69 X 10-3/9.8=1/602证明了牛顿的说法是对的证明了牛顿的说法是对的月月地检验地检验思考：思考：假定维持月球绕地球运动的力与使苹果下落的假定维持月球绕地球运动的力与使苹果下落的力是同一种力，那么，月球轨道上一个物体受到的引力，力是同一种力，那么，月球轨道上一个物体受到的引力，与它在地面附近时受到的引力应该有什么样的关系呢？与它在地面附近时受到的引力应该有什

10、么样的关系呢？（月球轨道半径为地球半径的（月球轨道半径为地球半径的60倍）倍）第19页，共36页，编辑于2022年，星期五五、万有引力定律五、万有引力定律 1.内容：自然界中任何两个物体都是互相吸引的，引力内容：自然界中任何两个物体都是互相吸引的，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的二次方成反比.2.引力常量的物理意义：引力常量的物理意义：G是引力常量，适用于任何两是引力常量，适用于任何两个物体。它在数值上等于两个质量都是个物体。它在数值上等于两个质量都是1kg1kg的物体相距的物体相距1m时的相互作用力。引力

11、常量的标准值为：时的相互作用力。引力常量的标准值为：G G=6.67=6.6710-1111Nm2/kg2 2。第20页，共36页，编辑于2022年，星期五计算计算两个质量各为两个质量各为100kg的人，相距的人，相距1m时，时，估算他们之间相互的引力多大？估算他们之间相互的引力多大？6.67 10-7N第21页，共36页，编辑于2022年，星期五33、公式的适用条件：、公式的适用条件：1 1）万万有有引引力力存存在在于于一一切切物物体体之之间间，但但万万有有引引力力公公式式适适用用于于质质点点间间的的引引力力大大小小的的计计算算；r r为为质质点间的距离点间的距离 即即两两物物体体的的形形状

12、状和和大大小小对对它它们们之之间间的的距距离离而而言言,影响很小影响很小,可以忽略不计可以忽略不计rRrR2 2）两两质质量量分分布布均均匀匀的的球球体体之之间间的的引引力力，也也可可用用上述公式计算，且上述公式计算，且r r为两球心间距离为两球心间距离；m1m2r两物体的距离两物体的距离r指指“哪两部分距离哪两部分距离”3 3）不能看成质点的物体，可以把物体假想）不能看成质点的物体，可以把物体假想分分割割成无数个质点，求两物体上成无数个质点，求两物体上每个质点间的万每个质点间的万有引力有引力，然后求，然后求合力合力。第22页，共36页，编辑于2022年，星期五4.4.公式公式 的适用条件：的

13、适用条件：（理想情况）（理想情况）两个质点间引力大小的计算两个质点间引力大小的计算（实际情况）（实际情况）若两个物体间的距离远大于物体本身大小时，两个物若两个物体间的距离远大于物体本身大小时，两个物体可看成质点体可看成质点如：太阳与行星间如：太阳与行星间 地球与月球间地球与月球间m1m2FFrr 为两质点间的距离为两质点间的距离r为两天体中心的距离为两天体中心的距离第23页，共36页，编辑于2022年，星期五 质量分布均匀的两个球体，可视为质量集中于球心质量分布均匀的两个球体，可视为质量集中于球心r为物体到地心的距离为物体到地心的距离r为两球心间的距离为两球心间的距离第24页，共36页，编辑于

14、2022年，星期五六、引力常量的测量六、引力常量的测量1.16861.1686年牛顿发现万有引力定律后，曾经设想过几种测定年牛顿发现万有引力定律后，曾经设想过几种测定引力常量的方法，却没有成功引力常量的方法，却没有成功.2.2.其间又有科学家进行引力常量的测量也没有成功其间又有科学家进行引力常量的测量也没有成功.3.3.直到直到17891789年，英国物理学家卡文迪许巧妙地利用了扭年，英国物理学家卡文迪许巧妙地利用了扭秤装置，第一次在实验室里对两个物体间的引力大小秤装置，第一次在实验室里对两个物体间的引力大小作了精确的测量和计算，比较准确地测出了引力常量作了精确的测量和计算，比较准确地测出了引

15、力常量 第25页，共36页，编辑于2022年，星期五引力常量的测量引力常量的测量扭秤实验扭秤实验（1）实验原理：）实验原理：科学方法科学方法放大法放大法卡卡文文迪迪许许卡卡文文迪迪许许实实验验室室G是怎样测出的是怎样测出的第26页，共36页，编辑于2022年，星期五4.G值的测量：卡文迪许扭秤实验值的测量：卡文迪许扭秤实验 第27页，共36页，编辑于2022年，星期五放大思想放大思想实验原理：实验原理：rFrFmmmm第28页，共36页，编辑于2022年，星期五2 2、G G的含义的含义:它在数值上等于两个质量都是它在数值上等于两个质量都是1kg1kg的物体相距的物体相距1m1m时的相互作用力

16、时的相互作用力3 3、意义：、意义：（1 1）验证了万有引力定律是正确的；）验证了万有引力定律是正确的；（2 2）使得万有引力定律有了真正的）使得万有引力定律有了真正的 实际意义。实际意义。1、大小、大小:G=6.6710-11Nm2/kg2第29页，共36页，编辑于2022年，星期五 17世纪自然科学最伟大的成果之一，第一次揭示了世纪自然科学最伟大的成果之一，第一次揭示了自然界中的一种基本相互作用的规律，在人类认识自自然界中的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。然的历史上树立了一座里程碑。在文化发展史上的重大意义：使人们建立了有能力理在文化发展史上的重大意义：使人

17、们建立了有能力理在文化发展史上的重大意义：使人们建立了有能力理在文化发展史上的重大意义：使人们建立了有能力理解天地间的各种事物的信心，解放了人们的思想，在科学解天地间的各种事物的信心，解放了人们的思想，在科学解天地间的各种事物的信心，解放了人们的思想，在科学解天地间的各种事物的信心，解放了人们的思想，在科学文化的发展史上起了积极的推动作用。文化的发展史上起了积极的推动作用。文化的发展史上起了积极的推动作用。文化的发展史上起了积极的推动作用。七、万有引力定律的意义七、万有引力定律的意义第30页，共36页，编辑于2022年，星期五3 3、万有引力定律的进一步理解、万有引力定律的进一步理解 1普普遍

18、遍性性：万万有有引引力力是是普普遍遍存存在在于于宇宇宙宙中中的的任任何何有有质质量量的的物物体体（大大到到天天体体小小到到微微观观粒粒子子）间间的的相相互互吸吸引引力力，它它是是自然界的物体间的基本相互作用之一自然界的物体间的基本相互作用之一2相相互互性性：两两个个物物体体相相互互作作用用的的引引力力是是一一对对作作用用力力与与反反作作用力，符合牛顿第三定律用力，符合牛顿第三定律3宏宏观观性性：通通常常情情况况下下，万万有有引引力力非非常常小小，只只有有在在质质量量巨巨大大的的天天体体间间或或天天体体与与物物体体间间它它的的存存在在才才有有宏宏观观的的物物理理意意义义在在微微观观世世界界中中，

19、粒粒子子的的质质量量都都非非常常小小，粒粒子子间间的的万万有有引引力力很不显著，万有引力可以忽略不计很不显著，万有引力可以忽略不计第31页，共36页，编辑于2022年，星期五万有引力与重力万有引力与重力知识拓展知识拓展FnG 向心力向心力万有引力万有引力F F引引 重力重力G=mgG=mgmR第32页，共36页，编辑于2022年，星期五 在两极：在两极：在赤道：在赤道：赤道表面物体随地球自转的向心力赤道表面物体随地球自转的向心力第33页，共36页，编辑于2022年，星期五由于物体随地球自转的向心力很小由于物体随地球自转的向心力很小,则万有引力大小近似等于重力则万有引力大小近似等于重力卡文迪许在

20、实验室里测出了引力卡文迪许在实验室里测出了引力常量常量G G的值，他把自己的实验说成的值，他把自己的实验说成是是“称量地球的重量称量地球的重量”。在实验室里测量几个铅球之间的在实验室里测量几个铅球之间的引力，就可以称量地球，引力，就可以称量地球，这不能不说是一个科学奇迹。这不能不说是一个科学奇迹。著名文学家，马克吐温著名文学家，马克吐温满怀激情地说满怀激情地说“科学真是迷人。科学真是迷人。根据零星的事实，增添一点猜想根据零星的事实，增添一点猜想，竟然赢得那么多收获！，竟然赢得那么多收获！”第34页，共36页，编辑于2022年，星期五太阳与行星间的引力太阳与行星间的引力:万有引力的猜想：万有引力的猜想：万有引力的检验：万有引力的检验：推广：推广：万有引力定律的检验：万有引力定律的检验：下一课：万有引力理论的成就下一课：万有引力理论的成就万有引力定律的得出万有引力定律的得出:“天上天上”的力与的力与“人间人间”的力是同一种力的力是同一种力月月-地检验地检验宇宙中一切物体间都有引力宇宙中一切物体间都有引力引力常量引力常量G的测量实验的测量实验第35页，共36页，编辑于2022年，星期五第36页，共36页，编辑于2022年，星期五