高一物理 行星的运动 课件必修2.ppt

万有引力与航天 行星的运动 日心说 16世纪 波兰天文学家哥白尼根据天文观测的大量资料经过40多年的天文观测和潜心研究 提出 日心体系 宇宙图景 哥白尼 nicolauscopernicus 1473 1543 波兰天文学家 日心说创立者 近代天文学的奠基人 开普勒行星运动定律 开普勒提出三大定律 开普勒 johanneskepler 1571 1630 德国天文学家 1 开普勒第一定律 几何定律 所有的行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆 太阳处在所有椭圆的一个焦点上 2 开普勒第二定律 面积定律 s1 s2 t1 t2 对于每一个行星而言 太阳和行星的联线在相等的时间内扫过相等的面积 v近日点 v远日点 3 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 即 r13 r23 t12 t22 或 r3 t2 k 注意 k的大小与行星无关 只与太阳质量有关 什么力来维持行星运动呢 在行星的周围有旋转的物质作用在行星上 使得行星绕太阳运动 胡克 哈雷等 受到了太阳对它的引力 证明了如果行星的轨道是圆形的 其所受的引力大小跟行星到太阳的距离的二次方成反比 伽利略 一切物体都有合并的趋势 这种趋势导致物体做圆周运动 开普勒 受到了来自太阳的类似与磁力的作用 笛卡儿 法 关于行星运动的各种动力学解释 牛顿 1643 1727 英国著名的物理学家 牛顿在前人研究的基础上 凭借他超凡的数学能力证明了 如果太阳和行星间的引力与距离的二次方成反比 则行星的轨迹是椭圆 并且阐述了普遍意义下的万有引力定律 万有引力定律的发现 把行星绕太阳运动看作匀速圆周运动 近似化 如何发现万有引力定律 如果认为行星绕太阳做匀速圆周运动 那么 太阳对行星的引力f应为行星所受的向心力 即 f引 f向 mw2r mv2 r 因为 w 2 t v 2 r t 得 f引 m 2 r t 2 r 4 2mr t2 怎么办呢 不同行星的公转周期是不同的 如何消去t呢 如果认为行星绕太阳做匀速圆周运动 那么 太阳对行星的引力f应为行星所受的向心力 即 f引 f向 mw2r mv2 r 因为 w 2 t v 2 r t 得 f引 m 2 r t 2 r 4 2mr t2 根据开普勒第三定律 r3 t2是常数k 有 f引 4 2km r2 所以可以得出结论 太阳对行星的引力跟行星的质量成正比 跟行星到太阳的距离的二次方成反比 即 f m r2 f引 4 2mr t2 4 2 r3 t2 m r2 太阳对行星的引力 f引 跟行星的质量有关 f引与太阳质量有关吗 因为 f引 4 2km r2 k与太阳质量有关 那么究竟f引与太阳质量有什么关系呢 太阳吸引行星 行星也必然吸引太阳 行星对太阳的引力f f 太阳对行星的引力跟行星的质量 m 成正比 跟行星到太阳的距离 r 的二次方成反比 即 f m r2 因为 f引 4 2km r2 f m r2 f m r2 f m r2 f f f mm r2 g为比例系数 与太阳 行星都没有关系 开普勒第一定律 几何定律 所有的行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆 太阳处在所有椭圆的一个焦点上 开普勒第二定律 面积定律 对于每一个行星而言 太阳和行星的联线在相等的时间内扫过相等的面积 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 太阳与行星间的引力 r 作业 1 人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动 其轨道半径为月球到地球距离的1 4 已知月球绕地球运行周期是27 3天 则此卫星的运行周期约为多少天 2 在太阳系中 已知冥王星的质量