万有引力定律的发现ppt课件

开普勒三定律,知识回顾,开普勒第一定律轨道定律,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一个焦点上;,开普勒第二定律面积定律,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;,开普勒第三定律周期定律,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.,1,行星为什么绕太阳如此和谐而又有规律地做椭圆运动？,2,万有引力与航天,太阳与行星间的引力,3,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，并且力的大小与到太阳距离的平方成反比。,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,笛卡尔,胡克,一切物体都有合并的趋势。,科学足迹,4,科学足迹,牛顿(16431727)英国著名的物理学家,当年牛顿在前人研究的基础上，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，那是因为我站在巨人的肩膀上。,5,建立模型,思考：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？,6,建立模型,思考：,行星绕太阳做匀速圆周运动需要向心力，那什么力来提供向心力？这个力的方向怎样？,7,建立模型,太阳对行星的引力提供作为向心力，那这个力大小如何计算？,8,科学探究,行星运行速度v容易观测吗？哪个物理量便于观测？,讨论,9,科学探究,关系式中m是受力天体还是施力天体的质量？,探究1: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受力星体的质量成正比，与行星、太阳距离的二次方成反比.,F,既然太阳对行星有引力，那么行星对太阳有引力吗？它有怎么样定量的关系？,10,科学探究,探究2:行星对太阳的引力F,11,科学探究,探究3:太阳与行星间的引力F,G为比例系数，与太阳、行星无关。,方向：沿着太阳与行星间的连线。,12,6.26.3万有引力定律第二课时,1、写出万有引力公式，写出常量G的大小及单位，并指出其物理意义。2、环绕天体(m)沿轨道半径(r)绕中心天体(M)做匀速圆周运动时，写出环绕天体向心力表达式；推导向心加、线速度、角速度、周期公式；,13,万有引力定律内容:,(1)自然界中任何两个物体都相互吸引,引力的大小与物体的质量m1和m2的乘积成正比,与它们之间距离r的二次方成反比.,14,公式:如果用m1和m2表示两个物体的质量,用r表示它们之间的距离,则,式中G=6.6710-11Nm2/kg2,叫万有引力恒量.它在数值上等于两个质量都是1kg的物体相距1m时的相互作用力.,15,(3)公式的适用条件,任何两个有质量的物体间都有相互吸引力。但公式只适用于两质点、或两质量均匀的球体、或一个质点和一个质量均匀的球体或球壳间。,16,（4）距离r的确定:万有引力定律中两个物体的距离,对于相距很远可以看作质点的物体,就是指两个质点间的距离;对于均匀的球体,就是指两个球心间的距离.对于一个质点和一均匀球体，就是指质点到球心的距离。强调:r不可能为零.,17,4.引力恒量的测定:(1789年英国物理学家卡文迪许）,18,测量原理介绍:扭秤达到平衡时,引力矩等于石英丝的阻力矩.石英丝转角可由镜尺测出,由石英丝转角可知扭力矩等于引力矩,从而可测得万有引力,进而可测引力恒量G.,实验意义:证实了万有引力定律测定了引力恒量，使得万有引力定律有了实际应用价值。,19,说明：,（1）地球上的物体受到的重力是由于地球的吸引而使物体受到的力，但重力不完全就是地球对物体的万有引力。在一般情况下，重力和万有引力无论在大小还是在方向上都略有偏差，但在通常处理问题时，可以认为物体受到的重力等于地球对它的万有引力。我们将在后面学习：破解重力变化之变谜,20,(2）万有引力在天体之间起着决定性的作用，对于质量比较小的物体或微观粒子万有引力很小，通常可忽略不计。,21,牛顿是如何进行“月-地检验”的？即如何证明：地球对月球的作用力与地面上物体的重力（地球对地面上物体的引力）是同性质的力？,22,基本想法是:如果重力和星体间的引力是同一性质的力,都与距离的二次方成反比关系,那么月球绕地球做近似圆周运动的向心加速度就应为地面重力加速度的1/3600,因为月心到地心的距离是地球半径的60倍。已知月球到地心的距离是3.85108米,月球的周期是27.3天,地球半径是6.4106米.由此算出月球的向心加速度，对比地面的重力加速度，看是不是1/3600。,23,思路导引：1、设地球质量为M，月球质量为m，月球绕地球做匀速圆周运动的轨道半径为r，引力常量为G，则月球所需向心力是多大？向心加速度为多大？2、设地球质量为M，地球半径为R，地面上相对地球静止不动的物体的质量为m，不考虑地球自转，地球表面的重力加速度为g,则物体的重力与地球对物体的引力有什么关系？3、通过以上两问，试导出月球的向心加速度与地球表面重力加速度及r、R之间的关系式；4、已知月球的轨道半径r，周期T，月球的向心加速度还能如何计算？,24,以上分析，隐含了本章处理问题时两个很重要的思路：,1、中心天体对环绕天体的万有引力，提供环绕天体做匀速圆周运动所需向心力。-地月模型公式：2、忽略中心天体的自转，中心天体表面上物体的重力，等于中心天体对物体的万有引力。-地物模型公式：,25,1、关于行星对太阳的引力的说法中正确的是（）A.行星对太阳的引力与太阳对行星的引力是同一性质的力B.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C.太阳对行星的引力大于行星对太阳的引力D.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,随堂练习,A,26,1.太阳对行星的引力大小公式F=GMm/r2有同学说，此公式也同样适用于求地球对月球或地球对地球卫星的引力，你认为对吗？说明理由。,27,2、仅用引力常量G、地球半径R和重力加速度g、你能求出地球的质量吗？,28,3、火星的质量和半径分别约为地球的和，若地球表面的重力加速度为10m/s2，求火星表面的重力加速度。,29,