【教学课件】第一节万有引力定律.ppt

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1、第一第一节节万有引力定律万有引力定律课前自主学案课前自主学案一、天体究竟做怎一、天体究竟做怎样样的运的运动动1地心地心说说_是是宇宇宙宙的的中中心心，是是静静止止不不动动的的，太太阳阳，月月亮亮以以及及其其他他行行星星都都绕绕_运运动动地地心心说说的代表人物是的代表人物是_2日心日心说说_是是宇宇宙宙的的中中心心，是是静静止止不不动动的的，地地球球和和其其他他行行星星都都绕绕_运运动动日日心心说说的的代代表表人物是人物是_地球地球地球地球托勒密托勒密太阳太阳太阳太阳哥白尼哥白尼3行星的运行星的运动规动规律律(1)开普勒第一定律开普勒第一定律(又叫又叫椭圆轨椭圆轨道定律道定律)所所有有的的行行星

2、星围围绕绕太太阳阳运运动动的的轨轨道道都都是是_，太太阳阳位位于于所所有有_的的一一个个焦焦点点上上，如如图图311所示所示图图311 图图312椭圆椭圆椭圆椭圆(2)开普勒第二定律开普勒第二定律(又叫面又叫面积积定律定律)行行星星和和太太阳阳之之间间的的连连线线在在相相等等的的时时间间内内扫扫过过相相同同的的_，如，如图图312所示所示(3)开普勒第三定律开普勒第三定律(又叫周期定律又叫周期定律)行行星星绕绕太太阳阳公公转转周周期期的的_和和轨轨道道半半长长轴轴的的_成正比成正比面面积积平方平方立方立方思思考考感感悟悟：1行行星星绕绕太太阳阳在在椭椭圆圆轨轨道道上上运运行行，行行星星距距太太

3、阳阳较较近近处处与与距距太太阳阳较较远远处处相相比比较较，运运动动速速率何率何处较处较大？大？提提示示：由由开开普普勒勒第第二二定定律律可可知知，距距太太阳阳较较近近处处运运动动速率速率较较大大二、苹果落地的思考：万有引力定律的二、苹果落地的思考：万有引力定律的发现发现1万有引力的万有引力的发现发现在在前前人人研研究究的的基基础础上上，经经过过一一系系列列想想象象、假假设设、理理想想实实验验、类类比比、归归纳纳，_终终于于发发现现了了万万有有引引力力，并并经经严严密密的的推推理理运运算算和和实实践践检检验验，提提出出了了_牛牛顿顿万有引力定律万有引力定律2万有引力定律万有引力定律(1)内内容容

4、：宇宇宙宙间间的的一一切切物物体体都都是是_，两两个个物物体体间间引引力力的的方方向向在在它它们们的的连连线线上上，引引力力的的大大小小跟跟它它们们的的质质量量的的乘乘积积成成_，跟跟它它们们之之间间的距离的二次方成的距离的二次方成_(2)公公式式：_.式式中中质质量量的的单单位位用用kg，距距离离的的单单位位用用m，力力的的单单位位用用N，G称称为为引引力力常常数数，首首先先由由英英国国科科学学家家卡卡文文迪迪许许利利用用扭扭秤秤测测出出现现在在精精确的确的实验测实验测得得G_互相吸引的互相吸引的正比正比反比反比6.671011 Nm2/kg2.(3)万有引力定律公式使用的条件万有引力定律公

5、式使用的条件公公式式中中的的r对对于于可可看看做做质质点点的的物物体体而而言言指指的的就就是是两两质质点点间间的的距距离离；对对于于一一般般物物体体而而言言，r应应为为两两个个物物体体的的重重心心间间的的距距离离，如如质质量量分分布布均均匀匀的的球球体体，r可可为为_的距离的距离两球心之两球心之间间思思考考感感悟悟：2设设想想把把质质量量为为m的的物物体体放放到到地地球球的的中中心心，地地球球质质量量为为M，半半径径为为R，则则物物体体与与地地球球间间的万有引力是无的万有引力是无穷穷大大吗吗？提提示示：不不是是，把把物物体体放放到到地地球球的的中中心心时时，r0，两两物物体体不不能能看看成成质

6、质点点，此此时时万万有有引引力力定定律律不不再再适适用用，所所以以不不能能应应用用公公式式FG 来来讨讨论论由由于于地地球球和和物物体体关关于于地地心心对对称称，所所以以吸吸引引力力相相互互抵消，整体而言，万有引力抵消，整体而言，万有引力为为零零核心要点突破核心要点突破一、开普勒行星运一、开普勒行星运动规动规律的理解律的理解1开开普普勒勒定定律律是是利利用用行行星星运运动动的的观观察察结结果果而而总总结结归归纳纳出出来来的的规规律律它它们们每每一一条条都都是是经经验验定定律律，都都是是行行星星运运动动所所取取得得的的资资料料中中总总结结出出来来的的规规律律2行行星星运运动动的的轨轨迹迹是是椭椭

7、圆圆(接接近近于于圆圆)，是是曲曲线线运运动动，行行星星的的运运动动也也同同样样符符合合运运动动和和力力的的关关系系，仍仍然然可可以以运运用用动动力力学学和和曲曲线线运运动动的的知知识识对对行行星星运运动动进进行行分分析析，从从面面积积定定律律可可知知行行星星在在近近日日点点的速率大于在的速率大于在远远日点的速率日点的速率3开开普普勒勒三三定定律律不不仅仅适适用用于于行行星星绕绕太太阳阳的的运运动动，也也适适用用于于卫卫星星绕绕地地球球的的运运动动，还还适适用用于于其其他他天天体体绕绕某一中心天体的运某一中心天体的运动动4围绕围绕同一天体运行的行星或同一天体运行的行星或卫卫星，它星，它们们公公

8、转转周周期的二次方和半期的二次方和半长轴长轴的立方成正比即半的立方成正比即半长轴长轴的的立方与公立方与公转转周期的二次方之比周期的二次方之比为为常数常数k，k是一个是一个与行星与行星质质量无关的常量，但不是恒量，在不同的量无关的常量，但不是恒量，在不同的星体系中，星体系中，k值值不相同，常数不相同，常数“k”只与中心天体有只与中心天体有关关应应用用1(单单选选)16世世纪纪，哥哥白白尼尼根根据据天天文文观观测测的的大大量量资资料料，经经过过40多多年年的的天天文文观观测测和和潜潜心心研研究究，提提出出“日日心心说说”的的如如下下四四个个基基本本论论点点，这这四四个个论论点点目目前前看看没没有有

9、缺缺陷陷的是的是()A宇宇宙宙的的中中心心是是太太阳阳，所所有有行行星星都都在在绕绕太太阳阳做做匀匀速速圆圆周运周运动动B地地球球是是绕绕太太阳阳做做匀匀速速圆圆周周运运动动的的行行星星，月月球球是是绕绕地地球球做做匀匀速速圆圆周周运运动动的的卫卫星星，它它绕绕地地球球运运动动的的同同时还时还跟地球一起跟地球一起绕绕太阳运太阳运动动C天天穹穹不不转转动动，因因为为地地球球每每天天自自西西向向东东自自转转一一周，造成天体每天周，造成天体每天东东升西落的升西落的现现象象D与与日日地地距距离离相相比比，其其他他恒恒星星离离地地球球都都十十分分遥遥远远，比日地，比日地间间的距离大得多的距离大得多解解析

10、析：选选D.所所有有行行星星围围绕绕太太阳阳运运动动的的轨轨道道都都是是椭椭圆圆，太太阳阳处处在在所所有有椭椭圆圆的的一一个个焦焦点点上上，整整个个宇宇宙宙是在不停地运是在不停地运动动的的二、万有引力定律的理解二、万有引力定律的理解1万有引力的普遍性万有引力的普遍性万万有有引引力力不不仅仅存存在在于于星星球球间间，任任何何客客观观存存在在的的有有质质量的物体之量的物体之间间都存在着都存在着这这种相互吸引的力种相互吸引的力2万有引力的相互性万有引力的相互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和和反反作作用用力力，它它们们大大小小相相等等，方方向向相相反反，分分别别

11、作作用用于于两两个个物体上物体上3万有引力的宏万有引力的宏观观性性在在通通常常情情况况下下，万万有有引引力力非非常常小小，只只有有质质量量巨巨大大的的星星球球间间或或天天体体与与天天体体附附近近的的物物体体间间，它它的的存存在在才有才有实际实际意意义义4万有引力的特殊性万有引力的特殊性两两个个物物体体间间的的万万有有引引力力只只与与它它们们本本身身的的质质量量有有关关，与与它它们们间间的的距距离离有有关关，与与所所在在空空间间的的性性质质无无关关，也与周期及有无其他物体无关也与周期及有无其他物体无关应应用用2(双双选选)对对于于质质量量为为m1和和质质量量为为m2的的两两个个物物体体间间的的万

12、万有有引引力力的的表表达达式式FG ，下下列列说说法法正正确确的是的是()A公公式式中中的的G是是引引力力常常量量，它它是是由由实实验验得得出出的的，而不是人而不是人为规为规定的定的B当当物物体体间间的的距距离离r趋趋于于零零时时，万万有有引引力力趋趋于于无无穷穷大大Cm1和和m2所受引力大小所受引力大小总总是相等的是相等的D两两个个物物体体间间的的引引力力总总是是大大小小相相等等、方方向向相相反反的，是一的，是一对对平衡力平衡力解解析析：选选AC.由由基基本本概概念念、万万有有引引力力定定律律及及其其适适用用条条件件逐逐项项判判断断引引力力常常量量G值值是是由由英英国国物物理理学学家家卡卡文

13、文迪迪许许运运用用构构思思巧巧妙妙的的“精精密密”扭扭秤秤实实验验第第一一次次测测定定出出来来的的，所所以以选选项项A正正确确；两两个个物物体体之之间间的的万万有有引引力力是是一一对对作作用用力力与与反反作作用用力力，它它们们总总是是大大小小相相等等、方方向向相相反反，分分别别作作用用在在两两个个物物体体上上，所以所以选项选项C正确正确三、万有引力与重力三、万有引力与重力1重力与万有引力的关系重力与万有引力的关系在在地地球球表表面面上上的的物物体体所所受受的的万万有有引引力力F可可以以分分解解成成物物体体所所受受的的重重力力G和和随随地地球球自自转转做做圆圆周周运运动动的的向心力向心力F，如，如图图313所示所示其中其中FG ，而，而Fmr2.图图313应应用用3假假设设火火星星和和地地球球都都是是球球体体，火火星星的的质质量量M火火与与地地球球的的质质量量M地地之之比比M火火/M地地p，火火星星的的半半径径和和地地球球的的半半径径之之比比R火火/R地地q，求求它它们们表表面面处处的的重重力加速度之比力加速度之比万有引力的计算