人教版人教高一物理行星的运动 万有引力定律

1、2021/8/7 星期六12021/8/7 星期六22021/8/7 星期六32021/8/7 星期六42021/8/7 星期六52021/8/7 星期六6万有引力定律一.行星的运动2021/8/7 星期六7地心说与日心说 对天体的运动，历史上有过“地心说”和“日心说”两种对立的认识。发生过激烈的斗争。2021/8/7 星期六8 认为地球是宇宙中心，任何星球都围绕地球旋转。该学说最初由古希腊学者欧多克斯提出，后经亚里士多德、托勒密进一步发展而逐渐建立和完善起来。尽管它把地球当作宇宙中心是错误的，然而它的历史功绩不应抹杀。1、地心说2021/8/7 星期六92、日心说 认为太阳是宇宙的中心，地球

2、和其他行星都绕太阳转动。日心说最早于十六世纪，由波兰天文学家哥白尼提出。 哥白尼认为，地球不是宇宙的中心，而是一颗普通行星，太阳才是宇宙的中心，一年的周期是地球每年绕太阳公转一周的反映。 2021/8/7 星期六102021/8/7 星期六113、开普勒三定律2021/8/7 星期六123、开普勒三定律开普勒第一定律（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。行星轨道焦点太阳焦点2021/8/7 星期六133、开普勒三定律开普勒第一定律（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。行星轨道开普勒第

3、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。焦点太阳 开普勒自发表了第一、二定律后，又过了十年，经过更加艰苦的努力，在数字的海洋里提炼出了联系各行星轨道的第三定律。 2021/8/7 星期六143、开普勒三定律开普勒第一定律（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跟公转周期的平方的比值都相等 即: R13：R23=T1

4、2：T22k的大小与行星无关，只与太阳有关。 或: R3/T2=k短轴长轴2021/8/7 星期六15k水=3.361018K金=3.351018K地=3.311018K火=3.361018R3/T2=k开普勒第三定律（周期定律） 开普勒定律的得出为牛顿发现万有引力定律打下了坚实的基础2021/8/7 星期六16 什么力来维持行星运动呢？?2021/8/7 星期六17合并趋势会不会是所有物体都有合并趋势。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。伽利略2021/8/7 星期六18灵感类磁力开普勒：受到了来自太阳的类似与磁力的作用。开普勒2021/8/7 星期六19(以太）作

5、用可能在一种看不见但旋转着的物质（以太）作用下 笛卡儿：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。笛卡儿2021/8/7 星期六20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，但没法证明在椭圆轨道规律也成立。太阳引力FF胡克哈雷2021/8/7 星期六21如果行星的轨道是椭圆形的，其所受的引力大小跟行星到太阳的距离的二次方成反比吗？2021/8/7 星期六22牛顿 (16431727) 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，

6、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。2021/8/7 星期六23二、 万有引力定律2021/8/7 星期六24把行星绕太阳运动看作匀速圆周运动近似化Rr2021/8/7 星期六25 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=mw2rmv2/r因为： w2/T ； v=2r/T 得：F引=m(2r/T)2/r= 42mr/T2 怎么办呢？2021/8/7 星期六26 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=mw2rmv2/r因为： w2/T ； v=2r/T 得：

7、F引=m(2r/T)2/r= 42mr/T2 根据开普勒第三定律：r3/T2是常数k有：F引=42km/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：Fm/r2 F引=42mr/T2= 42(r3/T2) m/r2 2021/8/7 星期六27 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=42km/r2K与太阳质量有关那么究竟F引与太阳质量有什么关系呢？2021/8/7 星期六28写成等式：F引= GMm/r2 牛顿根据牛顿第三定律大胆的猜想：既然太阳对行星的引力与行星的质量成正比，也应该与太阳的质量成正比。

8、 行星绕太阳运动遵守这个规律，那么在其他地方是否适用这个规律呢？ F引 Mm/r22021/8/7 星期六29实验检验：(“月-地”检验) 已知月球绕地球的公转周期为27.3天，地球半径为6.37106m.轨道半径为地球半径的60倍。月球绕地球的向心加速度 ？（1）根据向心加速度公式：a=42r/T2=2.7110-3m/s2（2）根据F引= GMm/r2 因为： F引 Mm/r2 ， a1/r2 a=g/602=2.7210-3m/s22021/8/7 星期六30万有引力定律：公式：Gm1m2F=r 2单位：质量（kg）；距离（m）G：是引力常数，其值为6.6725910-11Nm2/kg2

9、 自然界中任何两个物体都是相互吸引的，引力的大小跟这两个物体的质量的乘积成正比，跟它们的距离的二次方成反比。 为什么我们感觉不到旁边同学的引力呢？ 2021/8/7 星期六31下面我们粗略的来计算一下两个质量为50kg，相距0.5m的人之间的引力？（为什么说是粗略？让学生思考）2021/8/7 星期六32F引 Mm/r2写成等式：F引= GMm/r2G是常数，对于任何行星都相等的。 牛顿还研究了月球绕地球的运动，发现它们间的引力跟太阳与行星间的引力遵循同样规律。 牛顿在研究了许多物体间遵循规律的引力之后，进一步把这个规律推广到自然界中任何两个物体之间，于1687年正式发表了万有引力定律： 牛顿

10、根据牛顿第三定律大胆的猜想，：既然太阳对行星的引力与行星的质量成正比，也应该与太阳的质量成正比。2021/8/7 星期六33如两形状不规则的物体：重心重心m1m2L 如果物体的大小相对于L大小不能忽略时，它们的万有引力大小就不能用F引= Gm1m2/L2 求解。 如果物体的大小相对于L大小可以忽略时，它们的万有引力大小就可以用F引= Gm1m2/L2 求解。2021/8/7 星期六34如两质量分布均匀的球体：重心重心m1m2L 无论球体的大小相对于L大小不能忽略也好，可以忽略也罢，它们的万有引力大小都可以用F引= Gm1m2/L2 求解。2021/8/7 星期六35 我们人与人之间也一样存在万有引力，可是为什么我们感受不到呢？ 假设质量均为60千克的两位同学，相距1米，他们之间的相互作用的万有引力多大？F=Gm1m2/R2 =6.6710-116060/12 =2.410-7(N) 2.410-7N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。2021/8/7 星期六36 那么太阳与地球之间的万有引力又是多大呢？已知：太阳的质量为M=2.01030kg，地球质量为m=5.81025kg，日地之