太阳与行星间的引力PPT课件精编版

1、32akT开普勒三定律开普勒三定律所有行星都分别在大小不同的椭圆所有行星都分别在大小不同的椭圆轨道上围绕太阳运动，太阳是在这轨道上围绕太阳运动，太阳是在这些椭圆的一个焦点上些椭圆的一个焦点上;开普勒第二定律开普勒第二定律面积定律面积定律对每个行星来说，太阳和行星的连对每个行星来说，太阳和行星的连线在相等的时间扫过相等的面积线在相等的时间扫过相等的面积;开普勒第三定律开普勒第三定律周期定律周期定律所有行星的轨道的半长轴的三次方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跟公转周期的二次方的比值都相等.太阳太阳行星行星bva 行星为什么绕太阳如此和谐而又行星为什么绕太阳如此和谐而又

2、有规律地做椭圆运动？有规律地做椭圆运动？ 伽利略伽利略开普勒开普勒笛卡尔笛卡尔胡克胡克牛顿牛顿 (16431727)(16431727)英国著名的物理学家英国著名的物理学家 当年牛顿在前人研究当年牛顿在前人研究的基础上，并凭借其超凡的基础上，并凭借其超凡的数学能力和坚定的信念，的数学能力和坚定的信念，深入研究，最终发现了深入研究，最终发现了万万有引力定律有引力定律。牛顿在牛顿在16761676年给友人的信中写道：年给友人的信中写道： 如果说我看的比别人更远，那如果说我看的比别人更远，那是因为我站在巨人的肩膀上。是因为我站在巨人的肩膀上。太阳太阳行星行星r太阳太阳行星行星a太阳太阳F科科学学探探

3、究究消去消去v2mvFr2 rvT行星运行速度行星运行速度v容易观测？容易观测？怎么办？怎么办？32rkT224mrFT消去消去T2mFr224kmFr讨论讨论科科学学探探究究2mFr关系式中关系式中m m是受是受力天体还是施力力天体还是施力天体的质量？天体的质量？探究探究1: 太阳对行星的引力太阳对行星的引力F 太阳太阳对对行星行星的引力跟的引力跟受受力星体力星体的质量成正比，的质量成正比，与行星、太阳距离的二与行星、太阳距离的二次方成反比次方成反比.F行星行星Fm Mr科科学学探探究究2mFr探究探究2: 行星对太阳的引力行星对太阳的引力FF行星行星太阳太阳F类比法类比法牛牛 三三2MFr

4、太阳太阳对对行星行星的引力跟的引力跟受受力星体力星体的质量成正比，的质量成正比，与行星、太阳距离的二与行星、太阳距离的二次方成反比次方成反比.mMr科科学学探探究究2mFr探究探究3: 太阳与行星间的引力太阳与行星间的引力类比法类比法牛牛 三三2MFr牛三牛三2MmFr2MmF=GrG为比例系数，为比例系数，与太阳、行星与太阳、行星无关。无关。古人古人观点观点牛顿牛顿思考思考理论理论演算演算总结总结规律规律建模建模2rMmGF 2rmF 2rMF 理想化理想化类比类比 关于行星对太阳的引力的说法中正确的关于行星对太阳的引力的说法中正确的是（是（ ） A.行星对太阳的引力与太阳对行星的行星对太阳

5、的引力与太阳对行星的引力是同一性质的力引力是同一性质的力 B.行星对太阳的引力与太阳的质量成行星对太阳的引力与太阳的质量成正比，与行星的质量无关正比，与行星的质量无关 C.太阳对行星的引力大于行星对太阳太阳对行星的引力大于行星对太阳的引力的引力 D.行星对太阳的引力大小与太阳的质行星对太阳的引力大小与太阳的质量成正比，与行星距太阳的距离成反比量成正比，与行星距太阳的距离成反比 A著名的月地检验著名的月地检验F月球月球r月月R地地 如果是同一种性质的力，则如果是同一种性质的力，则地球对苹果的力地球对苹果的力和和地球对月球地球对月球的力的力都应该满足平方反比关系都应该满足平方反比关系2=mm gR

6、苹1苹地地球对苹果的引力： F2mm ar月2月 月月地球对月球的引力： F22221=60aRRgrr月地地月月所以，只需要证明： 当时已知的一些量：当时已知的一些量： 地表重力加速度：地表重力加速度：g = 9.8m/s2 地球半径：地球半径： R = 6400103m 月球周期：月球周期： T = 27.3天天2.36106s 需要验证：需要验证：ga36001月？ 计算结果：计算结果：2322/1072. 24smrTa月g36001月球轨道半径：月球轨道半径： r 月月 60R (R是地球半径）是地球半径）万有引力定律万有引力定律 1、定律表述：、定律表述：自然界中任何两个物体都是互

7、相吸引的，自然界中任何两个物体都是互相吸引的，引力的大小跟这两个物体的质量的乘积成正比，跟它们引力的大小跟这两个物体的质量的乘积成正比，跟它们的距离的二次方成反比的距离的二次方成反比.1222m mFGr、表达式：3、适用条件：、适用条件：（1）可以看成质点的两个物体）可以看成质点的两个物体（2）两个质量分布均匀的物体）两个质量分布均匀的物体4、G: 引力常量引力常量 6.6710-11Nm2/kg2 (1)引力常量适用于任何两个物体引力常量适用于任何两个物体 (2)意义：在数值上等于两个质量都是意义：在数值上等于两个质量都是1kg的物体相距的物体相距1m时的相互作用力。时的相互作用力。万有引

8、力定律的进一步理解万有引力定律的进一步理解 1普遍性：普遍性：万有引力是普遍存在于宇宙中的任何有质量万有引力是普遍存在于宇宙中的任何有质量的物体（大到天体小到微观粒子）间的相互吸引力，它的物体（大到天体小到微观粒子）间的相互吸引力，它是自然界的物体间的基本相互作用之一是自然界的物体间的基本相互作用之一2相互性：相互性：两个物体相互作用的引力是一对作用力与反两个物体相互作用的引力是一对作用力与反作用力，符合牛顿第三定律作用力，符合牛顿第三定律3宏观性：宏观性：通常情况下，万有引力非常小，只有在质量通常情况下，万有引力非常小，只有在质量巨大的天体间或天体与物体间它的存在才有宏观的物理巨大的天体间或

9、天体与物体间它的存在才有宏观的物理意义在微观世界中，粒子的质量都非常小，粒子间的意义在微观世界中，粒子的质量都非常小，粒子间的万有引力很不显著，万有引力可以忽略不计万有引力很不显著，万有引力可以忽略不计4 4、万有引力相对地面静物产生、万有引力相对地面静物产生两个效果：两个效果： 重力、随地自转向心力重力、随地自转向心力引力常量引力常量的测量的测量1.16861.1686年牛顿发现万有引力定律后，曾经设想过年牛顿发现万有引力定律后，曾经设想过几种测定引力常量的方法，却没有成功几种测定引力常量的方法，却没有成功. .2.2.其间又有科学家进行引力常量的测量也没有成其间又有科学家进行引力常量的测量

10、也没有成功功. .3.3.直到直到17891789年，英国物理学家卡文迪许巧妙地利年，英国物理学家卡文迪许巧妙地利用了扭秤装置，第一次在实验室里对两个物体间用了扭秤装置，第一次在实验室里对两个物体间的引力大小作了精确的测量和计算，比较准确地的引力大小作了精确的测量和计算，比较准确地测出了引力常量测出了引力常量 G值的测量：卡文迪许扭秤实验值的测量：卡文迪许扭秤实验1.卡文迪许扭称的测量方法卡文迪许扭称的测量方法rFrFmmmm 扭秤实验的物理思想和科学方法：扭秤实验的物理思想和科学方法：扭秤装置把微小力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转变成力矩来反映，扭转角度又通

11、过光标的移动来反映从而确定物体间的万有引力映从而确定物体间的万有引力 rFrFmmmm平面镜的作用？平面镜的作用？巧妙证明巧妙证明、精确测量精确测量、第一次第一次.实用价值实用价值开创了测量开创了测量弱力弱力的新时代的新时代 测量的具体过程测量的具体过程: 课堂练习：课堂练习： 1 1、下面正确的是（、下面正确的是（ ）A.A.万有引力是普遍存在于宇宙间所有具有质万有引力是普遍存在于宇宙间所有具有质 量的物体之间的相互作用量的物体之间的相互作用B.B.重力和引力是两种不同性质的力重力和引力是两种不同性质的力C.C.两物体间距离为零时，万有引力将无穷大两物体间距离为零时，万有引力将无穷大D.D.星球之间，星球之间，r r指运行轨道的平均半径指运行轨道的平均半径 2 2、地球质量约为月球的、地球质量约为月球的8181倍，在登月飞倍，在登月飞船通过地球和月球之间引力船通过地球和月球之间引力F F地船地船=F=F月船月船的的位置时，飞船离月亮中心和地球中心的距位置时，飞船离月亮中心和地球中心的距离比为（离比为（ ）3 3、两颗行星的质量分别为、两颗行星的质量分别为M,mM,m，他们绕，他们绕太阳运行的轨道半径分别为太阳运行的轨道半径分别为R,rR,r