2、万有引力定律是怎样发现

5.2万有引力定律是怎样发现的,神木市第四中学刘磊,上一节我们学习了什么？现在让我们回顾一下,1、人类对行星运动的认识地心说日心说,2、开普勒三定律1）第一定律又称轨道定律2）第二定律又称面积定律3）第三定律又称周期定律,你知道吗?,开普勒定律揭示了行星运动的规律，但是行星为什么沿着一定的轨道，绕着太阳能作如此和谐而有规律的运动呢?是什么力量支配着行星的运动呢?下面请同学观看,行星如何绕太阳运行的。,1.关于行星运动原因的猜测,英国的吉乐伯特根据他对磁体相互作用的研究,猜想行星是依靠太阳发出的磁力维持着绕日运动的.法国数学家笛卡儿提出”旋涡”假设,认为空间充满着一种看不见的流质,形成许多大小、速度、密度不同的旋涡，从而带动行星转动。法国天文学家布利奥首先提出平方反比假设。认为各个行星受太阳发出的力支配，力的大小跟行星与太阳距离的平方成反比。其中，英国物理学家胡克、雷恩和哈雷都对此做出了重要的贡献。,一、万有引力定律是怎样发现的,2.站在巨人肩上的牛顿,1、有一个流传很广的美丽传说：牛顿看见苹果落地而发现万有引力定律。你相信这一传说吗？这个传说对你有什么启示？2、苹果受到地球的引力作用，而产生加速度落向地面，月亮也受到地球的引力作用，也产生加速度吗？为什么月亮没有掉到地球上？你能运用牛顿万有引力的概念和圆周运动的知识解释吗？,一、万有引力定律是怎样发现的,3.前进道路上的困难,困难一、行星沿椭圆轨道运动，速度的大小、方向不断发生变化，如何解决这种变化的曲线运动问题，当时还缺乏相应的数学工具。困难二、天体是一个庞然大物，如果认为物体间有引力，那么如何计算由天体各部分对行星产生的力的总效果呢？当时同样缺乏理论上的工具。困难三、如果天体间是互相吸引的，那么在众多天体共存的太阳系中，如何解决它们之间相互干扰这一复杂的问题呢？,一、万有引力定律是怎样发现的,4.牛顿如何解决了三大困难,这也是科学研究中的重要方法。牛顿吸取了前辈科学家关于引力思想的精华，从1665年到1666年进行了“月地检验”，克服了三大困难。困难之一与数学工具相关，后来由于微积分的发明而得以解决。困难之二的解决体现了模型的作用：由于采用了理想化的模型质点的概念而使这个困难得以解决。困难之三的解决体现了抓主要矛盾，合理地简化研究对象的方法，,一、万有引力定律是怎样发现的,1.行星受太阳的引力,设行星的质量为m，速度为v，行星到太阳的距离为r，则行星绕太阳做匀速圆周运动的向心力太阳对行星的引力来提供：,二、万有引力定律的推导,由于天文观测难以直接得到行星的速度v，但我们可以得到行星的公转周期T,代入,有,根据开普勒第三定律：,即,所以,代入得,2.结论与检验（月地检验）,月亮的运动是受到地球的引力作用,g=9.8m/s2,g=9.8m/s2,a=2.710-3m/s2,二、万有引力定律的推导,3.太阳受行星的引力,太阳与行星之间的引力到底与什么因素有关呢？,二、万有引力定律的推导,结论：太阳与行星间的引力：,概括起来有,G比例系数，与太阳、行星的质量无关,则太阳与行星间的引力大小为：,引力F的方向：沿着太阳和行星的连线,公式适用的范围：行星与太阳之间。,由此可得：太阳与行星间的引力与它们的质量和之间的距离有关。,二、万有引力定律的推导,在研究了许多不同物体间遵循同样规律的引力后，牛顿进一步把这个规律推广到自然界中任意两个物体之间，于1687年正式发表了万有引力定律：,经典物理学理论体系的建立者牛顿,1.内容：宇宙间的一切物体都是相互吸引的，两个物体间的引力大小与它们的质量的乘积成正比，跟它们距离的平方成反比。,三、万有引力定律,三、万有引力定律,3.引力常量：G=6.671011Nm2/kg2，数值上等于两个质量均为1kg的物体相距1米时它们之间的相互吸引力。,2.公式:,F=Gm1m2/r2,4.万有引力的适用条件：,(1)适用于质点,(2)当两物体是质量分布均匀的球体时,式中r指两球心间的距离.,三、万有引力定律,5.万有引力的特征:,(1)普遍性:,三、万有引力定律,(2)相互性:,(3)宏观性:,案例分析,案例：最近几十年，人们对探测火星十分感兴趣，先后曾发射过许多探测器。称为“火星探路者”的火星探测器曾于1997年登上火星。2004年，又有“勇气”号和“机遇”号探测器登上火星。已知地球质量约是火星质量的9.3倍，地球直径约是