《万有引力新》PPT课件.ppt

2 万有引力定律 第六章万有引力与航天 临沂第二十四中学唐国忠 回扣练习 1 某行星绕太阳运行的椭圆轨道如图所示 F1和F2是椭圆轨道的两个焦点 行星在A点的速率比在B点的速率大 则太阳位于 A B F1 F2 A F2B AC F1D B 2 开谱勒行星运动规律可以近似处理 其中包括 行星做匀速圆周运动B 太阳处于圆周的中心C 中的R为圆周的半径D T为行星自转周期 C ABC 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 科学足迹 牛顿 1643 1727 英国著名的物理学家 而牛顿在前人研究的基础上 也经过类似这样的思考 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 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 三维目标 一 知识与技能1 会用圆周运动规律 开普勒行星运动定律 牛顿第三定律推导引力表达式2 会用圆周运动规律进行月地检验3 理解万有引力定律的含义 掌握万有引力的计算方法 4 记住引力常量G并理解其内涵 二 过程与方法1 了解并体会科学研究方法对人们认识自然的重要作用 2 通过推导太阳与行星间的引力公式 体会逻辑推理在物理学中的重要性 三 情感 态度与价值观通过牛顿发现万有引力的思维过程 知道科学研究过程的基本要素 简化模型 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 能把它简化成什么运动呢 一 太阳与行星间的引力 简化模型 把行星绕太阳的运动简化为匀速圆周运动 行星绕太阳做匀速圆周运动需要向心力 那什么力来提供做向心力 这个力的方向怎么样 简化模型 太阳对行星的引力提供向心力 那这个力大小有什么样定量关系 科学探究 行星运行速度v容易观测 怎么办 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 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 既然太阳对行星有引力 那么行星对太阳有无引力 它有怎么样定量的关系 科学探究 探究2 行星对太阳的引力F 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 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 地球表面的重力能否延伸到很远的地方 会不会作用到月球上 地球和月球之间的吸引力会不会与地球吸引苹果的力是同一种力呢 拉住月球使它绕地球运动的力 与拉着苹果使它下落的力 以及众行星与太阳之间的作用力也许真的是同一种力 遵循相同的规律 牛顿的思考 牛顿的猜想 天上 的力与 人间 的力可能是同一种性质的力 并且都遵从与距离的平方成反比的规律 1 月地检验 检验目的 地球和月球之间的吸引力是否与地球吸引苹果的力为同一种力 检验原理 根据牛顿第二定律 知 地表重力加速度 g 9 8m s2地球半径 R 6400 103m月球周期 T 27 3天 2 36 106s月球轨道半径 r 60R 3 84 108m 求 月球绕地球的向心加速度 即证明 月地检验 月地检验 根据向心加速度公式 有 2 72 10 3m s2 即 验证成功 万有引力定律 2表达式 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和的乘积成正比 与它们之间距离r的二次方成反比 1 内容 3方向 在两物体的连线上 4 适用条件 质点间的相互作用 两个质量分布均匀的球体间的相互作用 5 的具体含义 对于可以看做质点的物体 r为两个质点之间的距离 两物体的距离r指 哪两部分距离 思考一 当r趋近于零时 万有引力是否趋近于无穷大 6 引力常量 单位 大小 G是比例系数 叫做引力常量 适用于任何两个物体 卡文迪许 100多年后 由英国物理学家卡文迪许通过实验测得 能称出地球质量的人 引力常量测定的意义 证明了万有引力的存在 使万有引力定律进入真正实用的时代 例题1 计算太阳与地球间的万有引力 已知太阳的质量M 2 0 1030kg 地球质量m 6 0 1024kg 日地距离为R 1 5 1011m 解 F GMm R2 6 67 10 11 2 0 1030 6 0 1024 1 5 1011 2 3 5 1022 N 能拉断直径为9000km的钢柱 例题2 估算两个质量50kg的同学相距0 5m时的万有引力约有多大 思考二 我们人与人之间也应该存在万有引力 可是为什么我们感受不到呢 6 67 10 7N 解 是一粒芝麻重的几千分之一 这么小的力人根本无法察觉到 它把地面上的运动和天体运动的规律统一起来 第一次揭示了自然界一种基本的相互作用力 使人们树立了认识并支配宇宙自然规律的信心 解放了思想 7发现万有引力定律的意义 检测答案 1 D2 C3 B4 科学研究过程的基本要素 对现象的一般观察 提出假设 运用逻辑 包括数学 得出推论 通过试验对推论进行检验 对假说进行修正和推广 课堂小结 今天我们学到了什么 一 古人观点 牛顿思考 理论演算 总结规律 建模 理想化 类比 二 月地检验 万有引力定律 引力常量的测定 猜证结 课后作业 1 课本38页第23题 2 查阅资料了解卡文迪许实验原理和方法 岁的剑桥 牛顿工作的地方 三一学院