6.2.6.3太阳与行星间的引力与万有引力定律.ppt.ppt

狼图腾 狼的50句格言之一 没有捕捉不到的猎物 就看你有没有野心去捕 没有完成不了的事情 就看你有没有野心去做 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 k值只与中心天体有关 与环绕天体无关 第二节 太阳与行星间的引力 什么原因使行星绕太阳的运动呢 一 太阳与行星间的引力 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 科学的足迹 7 地球对苹果的引力 地球对月球的引力 它们是不是同一种力呢 科学的足迹 牛顿 1643 1727 英国著名的物理学家 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 假设 若已知某行星做匀速圆周运动轨道半径为r 线速度为v 质量为m 则它需要的向心力多大 太阳系 八大行星绕太阳运动的情景 追寻牛顿的足迹 行星运行速度v容易观测吗 怎么办 追寻牛顿的足迹 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反比 f 行星 太阳 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 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反比 f 行星 太阳 追寻牛顿的足迹 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 太阳与行星间的引力 古人观点 牛顿思考 理论演算 总结规律 类比 16 问题 牛顿是怎样把天体间的引力与地球对地面附近物体的引力统一起来证明它们遵循相同的规律进而得到万有引力的 著名的月地检验 二 万有引力定律1 内容 自然界中任何两个物体都相互吸引 引力的方向在它们的连线上 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的平方成反比 2 表达式 3 公式的适用条件 严格说只适用于计算两个质点的相互作用 但对于下述几种情况 也可用该公式计算 1 两质量分布均匀的球体间的相互作用 其中r是两个球体球心的距离 2 一个均匀球体与球外一个质点间的万有引力 r为球心到质点间的距离 3 两个物体间的距离远大于物体本身的大小时 r为两物体中心间的距离 特别提醒 1 任何物体间的万有引力都是同种性质的力 2 任何有质量的物体间都存在万有引力 一般情况下 质量较小的物体之间万有引力忽略不计 只考虑天体间或天体对附近或表面的物体的万有引力 4 引力常量 1 大小 g 2 测定 英国物理学家卡文迪许在实验室里用扭秤平衡测得 6 67 10 11n m2 kg2 三 万有引力和重力的关系1 重力是万有引力的一个分力重力是由于地球的吸引而产生的 但能否说万有引力就是重力呢 分析这个问题应从地球自转入手 在地球表面上的物体所受的万有引力f可以分解成物体所受到的重力g和随地球自转而做圆周运动的向心力f 如图所示 这个关系式表明 随着高度的增加 重力加速度会减小 在计算时 这个因素有时是不能忽略的 随堂练习 1 关于太阳对行星的引力 下面关于太阳对行星的引力的说法中正确的是 a 太阳对行星的引力等于行星做匀速圆周运动的向心力b 太阳对行星的引力大小与行星的质量成正比 与行星和太阳间的距离成反比c 太阳对行星的引力是由实验得出的d 太阳对行星的引力规律是由开普勒定律和行星绕太阳做匀速圆周运动的规律推导出来的 ad 2 如图 两球间的距离为r 两球的质量分布均匀 大小分别为m1 m2 半径分别为r1 r2 则两球间的万有引力大小为 d 3 两大小相同的实心小铁球紧靠在一起 它们之间的万有引力为f 若两个半径是小铁球2倍的实心大铁球紧靠在一起 则它们之间的万有引力为 a 1 4fb 4fc 1 16fd 16f d 随堂练习 4 两个行星的质量分别为m1和m2 绕太阳运行的轨道半径分别是r1和r2 若它们只受太阳引力的作用 那么这两个行星的向心加速度之比为 a 1b c d d bd 6 即时应用 即时突破 小试牛刀 7 地球与物体间的万有引力可以认为在数值上等于物体的重力 那么在6400km的高空 物体的重力与它在地面上的重力之比为 r地 6400km a 2 1b 1 2c 1 4d 1 1 c 变式训练8 设想把质量为m的物体放在地球的中心 地球质量为m 半径为r 则物体与地球间的万有引力是 a 10 在某星球的两极处用弹簧秤称得某物重w 在赤道处称得该物重w1 求该物体在赤道处的向心力大小 随堂练习 5 两颗行星质量之比m1 m2 1 2 轨道半径之比r1 r2 3 1 下列有关数据之比正确的是 a 周期之比t1 t2 3 1b 线速度之比v1 v2 3 1c 向心力之比f1 f2 1 9d 向心加速度之比a1