【课件】天地力的综合：万有引力定律课件-2022-2023学年高一下学期物理鲁科版(2019)必修第二册.pptx

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1、万有引力定律万有引力定律Newtons Law of Universal Gravitation_代表人物：代表人物：托勒密托勒密一、人们对行星运动规律的认识过程一、人们对行星运动规律的认识过程1、地心说地心说观点：观点：地球是宇宙的中心，是静止不动的，地球是宇宙的中心，是静止不动的，太阳、月亮以及其他行星都绕地球运动。太阳、月亮以及其他行星都绕地球运动。时间时间：公元世纪公元世纪代表人物：代表人物：哥白尼哥白尼2、日心说、日心说观观点点：太太阳阳才才是是宇宇宙宙的的中中心心，太太阳阳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在在围围绕绕太太阳阳做匀速圆周运动。做匀速圆周运动。

2、例例证证：1609年年，伽伽利利略略发发明明了了望望远远镜镜，他他发发现现了了围围绕绕木木星星转转动动的的卫卫星星，进进一一步步表表明明地地球球不不是是所有天体运动的中心。所有天体运动的中心。(1)(1)天才观测家：天才观测家：第谷第谷布拉赫布拉赫3、对天体运动的进一步研究、对天体运动的进一步研究(2)(2)真理超出期望真理超出期望:开普勒开普勒二、开普勒三定律二、开普勒三定律1、开普、开普勒第一定律勒第一定律（轨道定律）（轨道定律）所有的行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，所有的行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，所有的行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，所有的行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个

3、焦点上。太阳处在椭圆的一个焦点上。太阳处在椭圆的一个焦点上。太阳处在椭圆的一个焦点上。椭圆椭圆：平面内与两个定点平面内与两个定点F1、F2的距离之和等于常数（大于的距离之和等于常数（大于|F1F2|）的点的轨迹叫做）的点的轨迹叫做椭圆椭圆，这两个定点叫做椭圆的，这两个定点叫做椭圆的焦点，焦点，两焦点间的距离叫做两焦点间的距离叫做焦距焦距。半长轴半长轴：|OA1|=|OA2|半短轴：半短轴：|OB1|=|OB2|焦点：焦点：F1、F2焦距：焦距：|F1F2|1、开普、开普勒第一定律勒第一定律F1 F22、开普、开普勒第二定律（面积定律）勒第二定律（面积定律）任何一个行星与太阳的连线在相等的时任何

4、一个行星与太阳的连线在相等的时间内扫过的面积相等。间内扫过的面积相等。你能分析近日点与远日点速你能分析近日点与远日点速率率大小关系吗？大小关系吗？2、开普、开普勒第二定律勒第二定律近日点速率最大，远日点速率最小太阳行星FaOa：半长轴T：公转周期3、开普、开普勒第三定律（周期定律）勒第三定律（周期定律）行星绕太阳运行轨道行星绕太阳运行轨道半长轴的半长轴的立方与其立方与其公转周期的公转周期的平方成正比平方成正比。行星行星半半长轴长轴a(106km)公公转转周期周期T(天天)a3T2k水星水星5787.973.34金星金星1082253.35地球地球1493653.35火星火星2286873.35

5、木星木星77843333.35土星土星1426107593.34天王星天王星2869306863.35海王星海王星4495601883.343、开普、开普勒第三定律勒第三定律比值比值比值比值 k k 是由中心天体所决定的。是由中心天体所决定的。是由中心天体所决定的。是由中心天体所决定的。卫卫星星半半长轴长轴a(10106 6km)km)公公转转周期周期T(天天)a3T2k同步同步卫卫星星0.04240.04241 1月球月球0.38440.384427.3327.333、开普、开普勒第三定律勒第三定律0.00007620.00007620.00007620.0000762注意：注意：1.1.1

6、.1.开普勒定律不仅适用于行星，也开普勒定律不仅适用于行星，也开普勒定律不仅适用于行星，也开普勒定律不仅适用于行星，也适适适适用于卫星用于卫星用于卫星用于卫星，只不过是中心天体不同，只不过是中心天体不同，只不过是中心天体不同，只不过是中心天体不同，比值比值比值比值 k k 不同。不同。不同。不同。3、开普、开普勒第三定律勒第三定律注意：注意：.定定律律是是总总结结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，都都是是从从观观察察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，它它为为万万有有引引力力

7、定定律律的的发发现现奠奠定定了基础。了基础。牛顿牛顿(16431727)(16431727)英国著名的物理学家英国著名的物理学家牛顿在前人研究的基础上，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。三、太阳与行星间的引力行行 星星轨道半长轴轨道半长轴a(10a(106 6km)km)轨道半短轴轨道半短轴b(10b(106 6km)km)水星水星57.957.956.756.7金星金星108.2108.2108.1108.1地球地球149.6149.6149.5149.5火星火星227.9 227.9 226.9226.9木星木星778.3778.3777.4777.4土星

8、土星1427.01427.01424.81424.8天王星天王星2882.32882.32879.12879.1海王星海王星4523.94523.94523.84523.8八大行星轨道数据表（d d太阳太阳=1.3910=1.39106 6 km km）行星直径行星直径 d(10(106 6km)km)0.00480.00480.0120.0120.0130.0130.00680.00680.1430.1430.120.120.00510.00510.00490.0049建立模型太阳太阳行星行星r太阳太阳行星行星a化化简简1、多数行行星星绕绕太太阳阳运运动动的的轨轨道道十十分分接接近圆近圆，太

9、阳处在圆心太阳处在圆心;2、对某一行星来说，它绕太阳做匀速圆周运动;3、所有行星轨道半径的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等。建立模型F太阳太阳行星行星太阳对行星的引力提供了行星做匀速圆周运太阳对行星的引力提供了行星做匀速圆周运动的向心力：动的向心力：科科学学探探究究消去消去v消去消去T探究探究1:太阳对行星的引力太阳对行星的引力F科科学学探探究究F行行星星太太阳阳F类类比比法法牛牛 三三行星对太阳的引力F跟太阳的质量M成正比，与轨道半径r的平方成反比.太阳对行星的引力F与受力星体的质量m成正比，与轨道半径r的平方成反比.探究探究2:行星对太阳的引力行星对太阳的引力F【说明说明】1.m1

10、和m2表示两个物体的质量，r表示他们的距离，2.G为引力常数 G=6.671011 Nm2/kg2 由由卡文迪许卡文迪许测出1、内容：宇宙间的一切物体都是相互吸引的，引力内容：宇宙间的一切物体都是相互吸引的，引力的方向在它们的连线上，引力的大小跟它们的质量的的方向在它们的连线上，引力的大小跟它们的质量的乘积成正比，与它们之间的距离的平方成反比。乘积成正比，与它们之间的距离的平方成反比。2、数学表达式为：数学表达式为：rm1m2FF引力常数的测定引力常数的测定卡文迪许扭秤G=6.671011 Nm2/kg2引力常量的物理意义引力常量的物理意义它在数值上等于两个质量都是1kg的物体相距1m时的相互

11、作用力。【注意注意】（1）万有引力公式适应于两个质点质点或者两个均匀球体均匀球体之间的相互作用（2）r质点间的距离（或球心距）（3）两个物体之间的两个物体之间的万有引力万有引力是一对是一对相互作用力相互作用力（4 4）自然界的任何两物体之间都存在万有引力）自然界的任何两物体之间都存在万有引力万有引力定律万有引力定律：rm1m2FF【例例题题】如如图图所所示示是是行行星星m绕绕恒恒星星M运运动动的情况示意的情况示意图图，则则下列下列说说法正确的是法正确的是()A速度最大点是速度最大点是B点点B速度最小点是速度最小点是C点点Cm从从A到到B做减速运做减速运动动Dm从从B到到A做减速运做减速运动动C【例题例题】地球的质量大约为月球质量的81倍。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。【答案答案】9:19:1由：得：mMm0【例题例题】火星的半径是地球半径的一半，火星的质量约为地球质量的1/9，那么在地球上50 kg的人，如果在火星上质量是_，火星表面的重力加速度为_，此人在火星上体重为_.（取g9.8 m/s2）【答案答案】50 kg 4.36m/s 218N50 kg 4.36m/s 218N