万有引力定律2

万有引力定律

肇庆市实验中学冯佩娟

一年为什么有春夏秋冬季节的更替，为什么有白天和黑夜?旱季或雨季什么时候开始?

为了解决这些问题，人类通过对天体——太阳、月亮、行星和恒星的观察，找到了解决问题的办法，人类就这样开始对天体的位置和运动的研究。

一.天体究竟做怎样的运动(一)古人对天体运动的看法及发展过程1、请同学们阅读天体究竟做怎样的运动这一小节，回答问题：（1）人们对天体运动的探索过程存在哪些看法?（2）这些看法的观点是什么？

“地心说”认为地球是宇宙的中心,是静止不动的,太阳、月亮以及其他行星都绕地球运动；“日心说”认为太阳是宇宙的中心,地球、月亮以及其他行星都在绕太阳运动.

最开始的比较突出的观点是“地心说”和“日心说”。请同学们在前面的基础上讨论:1.“地心说”为什么能占领较长的统治时间?2.俗话说“眼见为实”,这种说法是否绝对正确?试举例.3.“日心说”为什么能战胜“地心说”?4.“日心说”的观点是否正确?5.“地心说”和“日心说”理论提出后，即使是错误的理论也包含一定的价值，对人们的生活、生产产生了哪些影响？（请同学们课外查找资料了解）（二）开普勒对行星运动的研究不论“地心说”还是“日心说”，古人把天体的运动看得十分神圣,都认为天体的运动不同于地面物体的运动,天体做的是最完美、最和谐的匀速圆周运动.

开普勒在应用行星绕太阳做椭圆运动的模型描述火星的运动时，发现与他的老师第谷对火星运行轨道的观测值有误差。开普勒思考：是第谷观察数据错了，还是火星根本就不做圆形轨道运动呢？开普勒坚信第谷的数据是正确的，经过4年多的刻苦计算，先后否定了十九种设想，最后了发现火星运行的轨道不是圆，而是椭圆，并得出了行星运动的规律。

开普勒三大定律：1.所有的行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳位于椭圆的一个焦点上。2.行星和太阳之间的连线，在相等的时间内扫过相同的面积相等。3.行星绕太阳公转周期的平方和轨道半长轴的立方成正比。练习二、苹果落地的思考：万有引力定律的发现

开普勒定律只是描述了行星如何绕太阳运动,但它没有说明是什么原因使它们在各自的轨道上运动。你们会认为是什么原因？科学家的猜想：

1.开普勒：太阳磁力的吸引；2.伽利略：“惯性”自行的维持；3.笛卡尔：太阳的漩涡带动行星和卫星一起运动；4.胡克：太阳引力的缘故，并且力的大小与到太阳距离的平方成反比。

最后，牛顿发现了万有引力定律。思考：

（1）苹果熟了，为什么会落到地上而不是天上？

（2）苹果树不论长得矮还是高，树上的苹果都会落地。由此可知，即使苹果长到月球那么高，照样会落地。那么，月球为何没有落地呢？

（3）苹果树上的苹果相对地球静止，在重力的作用下，因此会落到地面；若月球相对于地球静止，月球也将像苹果一样的落回地面。月球上的苹果若具有月球一样的运动速度，它也将像月球一样不落回地面。能否假设月球和苹果受到同一性质的力呢？

那么，牛顿是怎样发现万有引力定律的？

牛顿在这假设基础上，设计了著名的“月—地”实验，证明了月球和苹果受到同一性质的力。（3）由此可推知重力、行星对其卫星的引力、太阳对行星的引力可能同一性质的力。（4）既然一切天体之间有引力，地球与物体之间有引力。那么，是否所有物体之间都存在相互吸引的力呢？那么，这个力又是多大呢？（5）最后，牛顿在前人研究的基础上，经过了许多年的思考和严密的数学推导以后，才正式提出了万有引力定律。一.万有引力定律的内容：1.宇宙间任意两个有质量的物体都存在相互吸引力，其大小与两物体的质量乘积成正比，跟它们间距离的平方成反比。2.式中质量的单位用千克，距离的单位用米，力的单位用牛顿；G=N·m2/kg2，叫万有力恒量，它在数值上等于两质量各为1Kg的物体相距1米时的万有引力的大小。3.适用条件是：两个质点间的相互作用，可以看作质点的两个物体间的相互作用。若是两个均匀的球体,应是两球心间距.二.引力恒量的测定牛顿发现了万有引力定律，却没有给出引力恒量的数值。由于一般物体间的引力非常小，用实验测定极其困难。直到一百多年之后，才由英国的卡文迪许用精巧的扭秤测出。通常情况下取G=6.67×10—11N·m2/kg2

发现万有引力定律的重要意义:揭示了地面上物体运动的规律和天体上物体的运动的遵从同一规律，让人们认识到天体上物体的运动规律也是可以认识的,解放了人们的思想,给人们探索自然的奥秘建立了极大信心,对后来的物理学、天文学的发展具有深远的影响。

讨论与交流：

(1)万有引力定律指出，任何物体间都存在引力，为什么当我们两个人靠近时并没有吸引到一起？请估算你和同桌之间的引力多大？(2)如果有一天万有引力突然消失，世界将发生什么变化？对你的生活将产生什么影响？请思考以下问题：

（1）谁都见过苹果；落地，但为何只有牛顿能从中悟出其中的道理呢？

（2）胡克、哈雷对重力的认识已相当接近万有引力的表述，但他们为何没能提出万有引力定律呢？（3）科学不仅需要一定的专业知识，还需要一定的想象力，由牛顿在发现万有引力定律时所表现出来的想象力，你又受到哪些启发呢？小结：

1.天体究竟是怎样运动的。2.开普勒三大定律。3.万有引力定律：4.引力常数的大小和意义。

谢谢！1.“地心说”占领统治地位时间较长的原因是由于它比较符合人们的日常经验,如:太阳从东边升起,从西边落下;同时它也符合当时在政治上占统治地位的宗教神学观点.返回2.由于“日心说”最终战胜了“地心说”,虽然“地心说”符合人们的经验,但它还是错误的.进而说明“眼见为实”的说法并非绝对正确.例如:我们乘车时观察到树木在向后运动,而事实上并没有动(相对于地面).返回3.“日心说”所以能够战胜“地心说”是因为好多“地心说”不能解析的现象“日心说”则能说明,也就是说,“日心说”比“地心说”更科学、更接近事实.例如:若地球不动,昼夜交替是太阳绕地球运动形成的.那么,每天的情况就应是相同的,而事实上,每天白天的长短不同,冷暖不同.而“日心说”则能说明这种情况:白昼是地球自转形成的,而四季是地球绕太阳公转形成的.

返回4.从目前科研结果和我们所掌握的知识来看,“日心说”也并不是绝对正确的,因为太阳只是太阳系的一个中心天体,而太阳系只是宇宙中众多星系之一,所以太阳并不是宇宙的中心,也不是静止不动的.“日心说”