天地力的综合：万有引力定律 高一下学期物理鲁科版（2019）必修第二册

万有引力定律及引力常量的测定远古，人们就梦想能够飞出地球，去探索星空的秘密…导入：从嫦娥奔月到“阿波罗”上天空间探索之月球之旅

1957年10月4日，前苏联第一颗人造卫星上天，拉开了人类航天时代的序幕。前苏联宇航员加加林，于1961年4月12日，乘坐前苏联“东方号”飞船，环绕地球飞行了一圈，历时近两个小时，成为第一位进入太空的人。在人类探索宇宙空间的道路上，留下了许多光辉的足迹，积累了大量丰富的资源。加加林嫦娥四号学习目标1、了解开普勒三定律。2、掌握万有引力定律及其使用条件，会求物体间的万有引力。3、理解重力与万有引力之间的关系。4、引力常数的测定及其意义。问题:

人类登月的梦想终于实现,那么人类是如何实现这些梦想呢?一、行星运动的规律——开普勒三大定律问题探究通过观看上述材料及课本内容，要求学生解决以下问题：1.在古代，人们对天体的运动的认识有哪几种学说？2.各个学说的内容是怎样的？代表人物是谁？3.哪种学说更先进？用现在的观点，如何认识这两种学说？4.是哪位科学家否定了古人的观点？他发现了什么规律？万有引力定律及引力常量的测定一.天体究竟做怎样的运动——“地心说”和“日心说”1.地心说：托勒密(90-168)ClaudiusPeolemy——在古代，以希腊亚里士多德为代表，认为地球是宇宙的中心。其它天体则以地球为中心，在不停地运动。这种观点，就是“地心说”。公元二世纪，天文学家托勒密，把当时天文学知识总结成宇宙的地心体系，发展完善了“地心说”，描绘了一个复杂的天体运动图象。地心说:认为地球是宇宙的中心，地球是静止不动，太阳、月亮及其他行星都绕地球运动.代表人物是古希腊学者托勒密.地心说万有引力定律及引力常量的测定哥白尼(1473～1543)波兰天文学家,他在1510年写成的《浅说》初稿中指出:太阳是宇宙的中心体,地球与行星都绕太阳运动,只有月亮才绕地球运动,1530年终于完成了日心说的建立工作,于1543年3月《天体运动学》书名出版,否定了在西方统治1千多年的地心说.万有引力定律及引力常量的测定2.日心说：哥白尼(1473-1543)NicolausCopernicus

日心说:认为太阳是宇宙的中心，地球、月亮及其他行星都在绕太阳运动。代表人物波兰天文学家是哥白尼.日心说万有引力定律及引力常量的测定(二）人们对行星运动的研究1、古人把天体运动看得十分神圣，他们认为天体的运动不同于地面上物体的运动，天体做的是最完美、最和谐的匀速圆周运动。2、开普勒的导师第谷，丹麦伟大的天文学家他对天体运动的看法与其他古人一样，也认为天体在做匀速圆周运动。并对行星的运动做了长达20多年的观察,记录了大量的数据.既然行星是绕太阳运动的,那么行星是做什么样的运动呢?3、开普勒是第谷的学生,第谷去世后他继承了第谷的工作,他接受日心说观点,并对第谷记录的数据进行了长时间的大量的数学运算,总结出了太阳行星的运动规律,发表了著名的开普勒三定律.万有引力定律及引力常量的测定◎丹麦天文学家，精于观测。◎1572年，他观测到仙后座出现了一颗过去从来没见过的亮星。◎1601年，第谷临终前，把自己毕生对火星的观测资料全部留给了开普勒，委托他进行整理研究。第谷（丹麦）仙后座的新星爆发万有引力定律及引力常量的测定开普勒（德国）◎在天文学史上，开普勒享有“天空立法者”的盛誉。◎开普勒观念的基础是日心说。◎1609年和1619年发表了行星运动的三个定律。万有引力定律及引力常量的测定所有的行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳位于椭圆的一个焦点上。1.开普勒第一定律：（轨道定律）FF太阳行星2.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的面积相等。S1S2S1S2=思考：行星绕太阳运行时各点的速率相同吗？3.开普勒第三定律：

（周期定律）所有行星的轨道半长轴R的立方跟公转周期T的平方的比值成正比。太阳行星FFROR：半长轴T：公转周期万有引力定律的推导过程

二.万有引力定律的发现1、把行星绕太阳的运动近似看成是匀速圆周运动，太阳对行星的万有引力是行星做圆周运动所需的向心力2、据开普勒第三定律知3、行星吸引太阳的力F1和太阳吸引行星的力F应大小相等，并且有相同的性质，因此太阳对行星的引力F与行星的质量成正比，自然也应跟太阳的质量成正比式中G为常量牛顿认为k是一个与行星无关，但与太阳质量有关的物理量【注意】（1）适用条件：两个质点或者两个均匀球体之间的相互作用（2）r—质点间的距离（或球心距）（3）引力常量Ｇ具有单位，其值由卡文迪许测出万有引力定律：rm1m2FF引力常数的测定——卡文迪许扭秤(放大法）G=6.67×10－11

N·m2/kg2引力常量的物理意义——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。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”3．使得万有引力定律有了真正的实用价值．例题1如图所示，r虽大于两球的半径，但两球的半径不能忽略，而球的质量分布均匀，大小分别为m1与m2，则两球间万有引力的大小为（）r1rr2图7－9A、B、C、D、答案：D

地球上的任何物体都要受到地球的引力作用，前面我们学习重力时对重力的定义是：由于地球的吸引而使物体受到的力叫做重力。那么重力是不是就是地球对物体的万有引力呢？三、物体的重力和万有引力的关系1、地面上物体的重力是如何测量的？FGFG2、如果我们跳出地球看，地球在自转，这时你眼中的物体还是静止的吗？它在做什么运动？此时物体所受的合外力还为0吗？ω如果不是在赤道附近，万有引力和重力的关系如图所示。重力是万有引力的一个分力，另一个分力提供物体随地球做圆周运动的向心力mgF万F向为了研究方便，我们在赤道上进行分析。已知地球质量为6×1024kg，赤道处半径为6400km，自转周期为1天。F=9.765NF引F拉结论：由于地球自转对物体的影响很小，我们可以不考虑地球自转的影响，近似认为地面上物体的重力就等于地球与物体间的万有引力。

1.地面上物体的重力严格地：纬度增大→mg增大近似地：三、物体的重力和万有引力的关系离地球表面h高处物体的重力物体在离地高等与地球半径的地方重力是地面上的多少倍？高度增大→mg减小2.其它星球表面物体的重力