太阳与行星的引力

太阳与行星的引力第1页，共36页，2023年，2月20日，星期六开普勒第一定律——轨道定律所有行星都分别在大小不同的椭圆轨道上围绕太阳运动，太阳是在这些椭圆的一个焦点上;开普勒第二定律——面积定律对每个行星来说，太阳和行星的连线在相等的时间扫过相等的面积;开普勒第三定律——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.太阳行星b=va一、回顾旧知、引入新课第2页，共36页，2023年，2月20日，星期六第3页，共36页，2023年，2月20日，星期六行星为什么绕太阳如此和谐而又有规律地做椭圆运动？第4页，共36页，2023年，2月20日，星期六科学的足迹1、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。2、开普勒：受到了来自太阳的类似与磁力的作用。3、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。4、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。5、牛顿：如果太阳和行星间的引力与距离的二次方成反比，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。

第5页，共36页，2023年，2月20日，星期六牛顿(1643—1727)英国著名的物理学家当年牛顿在前人研究的基础上，并凭借其超凡的数学能力和坚定的信念，深入研究，最终发现了万有引力定律。第6页，共36页，2023年，2月20日，星期六

什么力来维持行星绕太阳的运动呢？第7页，共36页，2023年，2月20日，星期六思考：是什么原因使行星绕太阳运动呢？猜想的逻辑顺序：曲线运动—变速运动—加速度—合外力—引力第8页，共36页，2023年，2月20日，星期六猜想：引力大小跟什么有关？追寻牛顿的足迹讨论验证思路：由运动情况----加速度----受力情况第9页，共36页，2023年，2月20日，星期六太阳行星r太阳行星a第10页，共36页，2023年，2月20日，星期六太阳Ｍ行星ｍｒＶF第11页，共36页，2023年，2月20日，星期六消去v行星运行速度v不容易观测？怎么办？消去T讨论第12页，共36页，2023年，2月20日，星期六关系式中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.F行星太阳F′m

Mr第13页，共36页，2023年，2月20日，星期六探究2:

行星对太阳的引力F′F行星太阳F′类比法牛三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.mMr第14页，共36页，2023年，2月20日，星期六探究3:太阳与行星间的引力F类比法牛三牛三G为比例系数，与太阳、行星无关。第15页，共36页，2023年，2月20日，星期六

关于行星对太阳的引力的说法中正确的是（）A.行星对太阳的引力与太阳对行星的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的引力D.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

A三、迁移应用能力提高第16页，共36页，2023年，2月20日，星期六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？第17页，共36页，2023年，2月20日，星期六地球对苹果的引力地球对月球的引力

？第18页，共36页，2023年，2月20日，星期六已知：r月地

=3.8×108m，T月=27.3天,g=9.8m/s2,求a月/g=a月解:224Trp=2.69X10-3m/s/ga月=2.69

X10-3/9.8=1/602证明了牛顿的说法是对的月—地检验思考：假定维持月球绕地球运动的力与使苹果下落的力是同一种力，那么，月球轨道上一个物体受到的引力，与它在地面附近时受到的引力应该有什么样的关系呢？（月球轨道半径为地球半径的60倍）第19页，共36页，2023年，2月20日，星期六五、万有引力定律1.内容：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，跟它们的距离的二次方成反比.

2.引力常量的物理意义：G是引力常量，适用于任何两个物体。它在数值上等于两个质量都是1kg的物体相距1m时的相互作用力。引力常量的标准值为：G=6.67×10-11N·m2/kg2。第20页，共36页，2023年，2月20日，星期六计算两个质量各为100kg的人，相距1m时，估算他们之间相互的引力多大？6.67×10-7N第21页，共36页，2023年，2月20日，星期六★3、公式的适用条件：1）万有引力存在于一切物体之间，但万有引力公式适用于质点间的引力大小的计算；r为质点间的距离即两物体的形状和大小对它们之间的距离而言,影响很小,可以忽略不计——r>>R2）两质量分布均匀的球体之间的引力，也可用上述公式计算，且r为两球心间距离；m1m2r两物体的距离r指“哪两部分距离”3）不能看成质点的物体，可以把物体假想分割成无数个质点，求两物体上每个质点间的万有引力，然后求合力。第22页，共36页，2023年，2月20日，星期六4.公式的适用条件：①（理想情况）两个质点间引力大小的计算②（实际情况）若两个物体间的距离远大于物体本身大小时，两个物体可看成质点如：太阳与行星间地球与月球间m1m2FF’rr为两质点间的距离r为两天体中心的距离第23页，共36页，2023年，2月20日，星期六③质量分布均匀的两个球体，可视为质量集中于球心r为物体到地心的距离r为两球心间的距离第24页，共36页，2023年，2月20日，星期六六、引力常量的测量1.1686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.2.其间又有科学家进行引力常量的测量也没有成功.3.直到1789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．第25页，共36页，2023年，2月20日，星期六引力常量的测量——扭秤实验（1）实验原理：科学方法——放大法卡文迪许卡文迪许实验室G是怎样测出的第26页，共36页，2023年，2月20日，星期六4.G值的测量：卡文迪许扭秤实验

第27页，共36页，2023年，2月20日，星期六放大思想实验原理：rFrFmm´mm´第28页，共36页，2023年，2月20日，星期六2、G的含义:它在数值上等于两个质量都是1kg的物体相距1m时的相互作用力3、意义：（1）验证了万有引力定律是正确的；（2）使得万有引力定律有了真正的实际意义。1、大小:G=6.67×10-11N·m2/kg2第29页，共36页，2023年，2月20日，星期六

17世纪自然科学最伟大的成果之一，第一次揭示了自然界中的一种基本相互作用的规律，在人类认识自然的历史上树立了一座里程碑。

在文化发展史上的重大意义：使人们建立了有能力理解天地间的各种事物的信心，解放了人们的思想，在科学文化的发展史上起了积极的推动作用。七、万有引力定律的意义第30页，共36页，2023年，2月20日，星期六3、万有引力定律的进一步理解

1．普遍性：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，它是自然界的物体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，符合牛顿第三定律．3．宏观性：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．第31页，共36页，2023年，2月20日，星期六万有引力与重力知识拓展FnG向心力万有引力F引

重力G=mgmR第32页，共36页，2023年，2月20日，星期六②在两极：①在赤道：③

赤道表面物体随地球自转的向心力第33页，共36页，2023年，2月20日，星期六由于物体随地球自转的向心力很小,则万有引力大小近似等于重力卡文迪许在实验室里测出了引力常量G的值，他把自己的实验说成是“称量地球的重量”。在实验室里测量几个铅球之间的引力，就可以称量地球，这不能不说是一个科学奇迹。著名文学家，马克吐温满怀激情地说“科学真是迷人。根据零星的事实，增添一点猜想，竟然赢