必修二万有引力定律6.1 6.2 6.3.ppt

,太阳系主要成员太阳和其八大行星：水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星,7.1行星的运动,古人对天体运动有哪些看法？,1、地心说,代表人物：托勒密,观点：地球是宇宙的中心，是静止不动的，太阳、月亮以及其他行星都绕地球运动。,科学的足迹,符合人们的日常经验，也符合宗教神学关于地球是宇宙中心的说法.,托勒密的“地心说”模型存在的问题,对行星的运动很难得出完满的解答,所描述的行星运动也很复杂.,随着人们对天体运动的不断研究，发现“地心说”所描述的天体的运动不仅复杂而且问题很多。如果把地球从天体运动的中心位置移到一个普通的、绕太阳运动的行星的位置，换一个角度来考虑天体的运动，许多问题都可以解决，行星运动的描述也变得简单了.,哥白尼：拦住了太阳，推动了地球,观点：太阳是静止不动的，地球和其他行星都在绕太阳做匀速圆周运动。,2、日心说,科学的足迹,日心说相对地心说能更完美地解释天体的运动，但这两种学说都不完善。因为太阳、地球等天体都是运动的，鉴于当时对自然科学的认识能力，日心说比地心说更先进。因此哥白尼的学说的缺陷：,(1)在他的著作中，“日心说”只是一个“假设”(2)当时的欧洲正处于基督教改革与反改革的骚乱中.(3)在哥白尼的著作中有一些很不精确的数据，根据这些数据得出的计算结果不能很好地与行星位置的观测结果相符合，,(1)丹麦天文学家第谷的探索:,在哥白尼之后，第谷连续20年对行星的位置进行了较仔细的测量，大大提高了测量的精确程度。在第谷之前，人们测量天体位置的误差大约是10，第谷把这个不确定性减小到2。,其后，许多天文学家对天体运动进行不断的探索、完善，建立了最初的天体运动理论。,二.天文学家对天体运动进一步的研究,思考：,“日心说”的观点绝对正确吗？,若根据“日心说”的观点，行星运动绕太阳运动的轨道是什么形状？,圆？,秋冬两季比春夏两季时间短,春92天,夏94天,秋89天,冬90天,第谷（丹麦）,开普勒（德国）,(2)开普勒：,3、日心说的进一步完善,科学的足迹,开普勒行星运动三定律,所有的行星围绕太阳运动的轨道椭圆，太阳处在所有椭圆的一个焦点上。,开普勒第一定律,（轨道定律）,认识椭圆,开普勒,开普勒第二定律,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,对于每一个行星而言，太阳和行星的连线在相等的时间内扫过相等的面积。,开普勒第二定律,（面积定律）,若tAB=tCD=tEK，则sAB=sCD=sEK,近处速度快,远处速度慢,（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。,开普勒第三定律,结论,k值与中心天体有关，而与环绕天体无关,小结：,开普勒第一定律（轨道定律）,所有行星分别在大小不同的椭圆轨道上绕太阳运动，太阳是在这些椭圆的其中一个焦点上。,开普勒第二定律（面积定律）,太阳和行星的连线在相等的时间内扫过相等的面积。即近日点速率最大，远日点速率最小。,开普勒第三定律（周期定律）,所有行星的椭圆轨道的半长轴的三次方与周期的平方成正比。,即有:R13/R23=T12/T22,注意:k的大小只与太阳有关，与行星无关。,或:R3/T2=k,通过观察课本P33页图6.1-3：实际上行星绕太阳的运动很接近圆，在中学阶段，可近似看成圆来处理问题，那么开普勒三定律的形式又如何？,1、多数行星绕太阳运动的轨道十分接近圆，太阳处在圆心；,2、对某一行星来说，它绕太阳做圆周运动的角速度（或线速度大小）不变，即行星做匀速圆周运动；,3、所有行星轨道半径的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等。,课堂训练1下列说法正确的是()A地球是宇宙的中心，太阳、月亮及其他行星都绕地球运动B.太阳是宇宙的中心，所有天体都绕太阳运动C.太阳是静止不动的，地球和其他行星都绕太阳运动D“地心说”和哥白尼提出的“日心说”现在看来都是不正确的,D,？,什么力来维持行星绕太阳的运动呢,太阳与行星间的引力,伽利略,行星的运动是太阳磁力吸引的缘故，磁力与距离成反比。,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。,太阳的漩涡带动行星和卫星一起运动。,开普勒,笛卡尔,胡克,行星的运动与地面物体的运动遵从不同的规律，行星运动是“惯性”自行维持的。,学者的猜想,牛顿英(16431727),在前人对惯性研究的基础上，认为太阳和行星之间有引力，从力和运动之间的关系出发，在开普勒发现行星运动规律的基础上，利用自己的数学才能，发现了万有引力定律,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容易观测吗？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.,问题5：既然太阳对行星有引力，那么行星对太阳有无引力？它有怎么样的定量关系呢？,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。,解析:m1与m2之间的相互作用力是一对作用力与反作用力，它们分别作用在两个不同的物体上，不是平衡力当r趋近于零时，则两个物体不能看成质点，公式不再适用,BD,苹果落地,3万有引力,苹果与月亮受到的力可能是同一种力!可能是地球表面的重力延伸到月亮。而且都类似太阳与行星间的引力，它们都应遵从“与距离平方成反比”的关系。,一、牛顿的思考,(一)万有引力定律自然界中任何两个物体都相互吸引，引力的大小跟这两个物体的质量的乘积成正比，跟它们的距离的平方成反比。,G为引力常量，r为两物体间的距离。,表达式：,1、适用条件：仅适用于两个质点或者两个均匀球体之间的相互作用。（两物体为均匀球体时，r为两球心间的距离）,G值的测量：卡文迪许扭秤实验,1.卡文迪许扭称的测量方法,扭秤实验的物理思想和科学方法：扭秤装置把微小力转变成力矩来反映，扭转角度又通过光标的移动来反映从而确定物体间的万有引力,（2）实验结果：G=6.6710-11Nm2/kg2,（3）G值的物理含义：两个质量为1kg的物体相距1m时，它们之间万有引力为6.6710-11N,2、引力常量的测量扭秤实验（1）实验原理：科学方法放大法,2.测定引力常量的重要意义,1证明了万有引力的存在2“开创了测量弱力的新时代”（英国物理学家玻印廷语）3使得万有引力定律有了真正的实用价值，可测定远离地球的一些天体的质量、平均密度等如根据地球表面的重力加速度可以测定地球的质量,例1、粗略的计算一下两个质量为50kg，相距0.5m的人之间的引力？,一粒芝麻重的几千分之一!,例2、已知：太阳的质量为M=2.01030kg，地球质量为m=5.981024kg，日、地之间的距离为R=1.51011m,3.51022N非常大，能够拉断直径为9000km的钢柱。,=3.51022(N),特点,1、普遍性万有引力是普遍存在于宇宙中任何有质量物质之间的吸引力，是自然界物质之间的基本相互作用之一.,2、相互性两个物体相互作用的引力是一对作用力与反作用力.,3、宏观性通常情况下，万有引力非常小，只有在巨大的天体间，或天体与物体间，它的存在才有实际上的意义.,三、卡文迪许的扭秤实