1、第 三 章 萬有引力定律及其應(yīng)用,田家炳實驗中學,第一節(jié) 萬有引力定律,第一節(jié) 萬有引力定律,一.天體究竟做怎樣的運動“地心說”和“日心說”,1.地心說：托勒密(90-168)Claudius Peolemy,在古代，以希臘亞里士多德為代表，認為地球是宇宙的中心。其它天體則以地球為中心，在不停地運動。這種觀點，就是“地心說”。天文學家托勒密，發(fā)展完善了“地心說”，描繪了一個復雜的天體運動圖象。,亞里士多德,第一節(jié) 萬有引力定律,“地心說”行星運行圖,托 勒 密,第一節(jié) 萬有引力定律,2.日心說：哥白尼(1473-1543) Nicolaus Copernicus,波蘭天文學家哥白尼提出“日心說

2、”。 “日心說”認為，太陽不動，處于宇宙的中心，地球和其它行星公轉(zhuǎn)還同時自轉(zhuǎn)。 “日心說”對天體的描述大為簡化，同時打破了過去認為其它天體和地球截然有別的界限，是一項真正的科學革命。,哥 白 尼,第一節(jié) 萬有引力定律,“日心說”和宗教的主張是相反的。為宣傳和捍衛(wèi)這個學說，意大利學者布魯諾被宗教裁判所活活燒死。伽利略受到殘酷的迫害，后人把歷史上這樁勇敢的壯舉形容為：“哥白尼攔住了太陽，推動了地球?！?“日心說”行星運行圖,第一節(jié) 萬有引力定律,行星是怎樣運動的？,二、開普勒三大定律,開普勒,（幾何定律） 開普勒第一定律,所有的行星圍繞太陽運動的軌道都是橢圓，太陽處在所有橢圓的一個焦點上,第一節(jié)

3、萬有引力定律,2. 開普勒第二定律（面積定律）,（2）圖解：,第一節(jié) 萬有引力定律,由此可見：行星在遠日點a的速率最小，在近日點b的速率最大。,3. 開普勒第三定律,（周期定律）,R：橢圓軌道的半長軸 T：行星繞太陽公轉(zhuǎn)的周期,第一節(jié) 萬有引力定律,討論:金星、火星的公轉(zhuǎn)周期與地球相比,哪一個大？為什么？,拓展:K與什么有關(guān)?,第一節(jié) 萬有引力定律,K：由中心天體的質(zhì)量決定,伽利略,行星的運動是太陽磁力吸引的緣故，磁力與距離成反比。,行星的運動是太陽引吸引的緣故，并且力的大小與到太陽距離的平方成反比。,太陽的漩渦帶動行星和衛(wèi)星一起運動。,開普勒,笛卡爾,胡克,行星運動是“慣性”自行維持的。,行

4、星為什么這樣運動的？,三.萬有引力定律的發(fā)現(xiàn),第一節(jié) 萬有引力定律,牛頓對蘋果落地的思考,蘋果落地重力的作用； 蘋果樹像月球一樣高蘋果也會落地。 月球為什么不落地？ 蘋果樹上的蘋果相對地面靜止 。 如果月球也相對地面靜止月球會落回地面嗎？ 會落回地面：說明月球相對地面具有速度 如果月球那么高的蘋果具有月球一樣的速度呢？ 也會像月球一樣不落回地面。,第一節(jié) 萬有引力定律,蘋果為什么會落地？,月球為什么不會落到地球上呢？是因為不受到地球的作用力嗎？,如果月球也相對地面靜止月球會落回地面嗎？,第一節(jié) 萬有引力定律,二.萬有引力定律的發(fā)現(xiàn),如果月球那么高的蘋果具有月球一樣的速度呢？,如果蘋果樹長到月球

5、那么高，蘋果還會落到地面嗎？,結(jié)論：1、月球受到的力和蘋果受到的力為同樣性質(zhì)的力。 2、行星像月球繞地球轉(zhuǎn)動一樣，繞太陽轉(zhuǎn)動，可以推知：重力、行星對衛(wèi)星的引力，太陽對行星的引力為同一性質(zhì)的力。 *這個力多大？ 牛頓經(jīng)過多年的思考和嚴密的數(shù)學推導，正式提出萬有引力定律。,第一節(jié) 萬有引力定律,月球為什么不會落到地球上來呢？,第一節(jié) 萬有引力定律,【說明】 1.m1和m2表示兩個物體的質(zhì)量，r表示他們的距離， 2.G為引力常數(shù) G=6.671011 Nm2/kg2 由卡文迪許測出 G的物理意義 兩質(zhì)量各為1kg的物體相距1m時萬有引力的大小。,四、萬有引力定律 1、內(nèi)容：宇宙間的一切物體都是相互吸

6、引的，引力的方向在它們的連線上，引力的大小跟它們的質(zhì)量的乘積成正比，與它們之間的距離的平方成反比。 2、數(shù)學表達式為：,第一節(jié) 萬有引力定律,引力常數(shù)的測定卡文迪許扭秤,G=6.671011 Nm2/kg2,引力常量的物理意義 它在數(shù)值上等于兩個質(zhì)量都是1kg的物體相距1m時的相互作用力。,動畫,【注意】 （1）萬有引力公式適應(yīng)于兩個質(zhì)點或者兩個均勻球體之間的相互作用 （2）r質(zhì)點間的距離（或球心距） （3）兩個物體之間的萬有引力是一對相互作用力 （4）自然界的任何兩物體之間都存在萬有引力,萬有引力定律：,第一節(jié) 萬有引力定律,第一節(jié) 萬有引力定律,萬有引力定律發(fā)現(xiàn)的重要意義： 萬有引力定律的

7、發(fā)現(xiàn)，對物理學、天文學的發(fā)展具有深遠的影響。它把地面上物體運動的規(guī)律和天體運動的規(guī)律統(tǒng)一了起來。在科學文化發(fā)展上起到了積極的推動作用，解放了人們的思想，給人們探索自然的奧秘建立了極大的信心，人們有能力理解天地間的各種事物。,第一節(jié) 萬有引力定律,幾種引力的比較,粗略的計算一下兩個質(zhì)量為50kg，相距0.5m的人之間的引力是多大？,一粒芝麻重的幾千分之一!,第一節(jié) 萬有引力定律,小結(jié)：,1. 天體究竟是怎樣運動的。 2. 開普勒三大定律。 3. 萬有引力定律：,第一節(jié) 萬有引力定律,作業(yè)：,第一節(jié) 萬有引力定律,【例題】地球的質(zhì)量大約為月球質(zhì)量的81倍。 一飛行器在地球與月球之間，當月球?qū)λ囊?/p>

8、力和地球?qū)λ囊Υ笮∠嗟葧r，這個飛行器距地心的距離與距月心的距離之比為 。,【答案】9:1,【例題】太陽系中的九大行星均在各自的軌道上繞太陽運動，若設(shè)它們的軌道為圓形，若有兩顆行星的軌道半徑比為R1 ：R2=2 ：1，他們的質(zhì)量比為 M1 ：M2=4 ：1，求它們繞太陽運動的周期比T1：T2,解：,即,第一節(jié) 萬有引力定律,1.關(guān)于萬有引力，下列說法中正確得是：( ) A. 萬有引力只有在天體之間才體現(xiàn)出來 B.一個蘋果由于其質(zhì)量很小，它受到地球的萬有引力幾乎可以忽略 C. 地球?qū)θ嗽煨l(wèi)星的萬有引力遠大于衛(wèi)星對地球的萬有力 D.地球表面的大氣層是因為萬有引力的約束而存在于地球表面附近,課堂練習,D,第一節(jié) 萬有引力定律,2. 要使兩物體間的萬有引力減小到原來的1/4，下列辦法可采用的是（ ） A. 使兩個物體質(zhì)量各減小一半，距離不變 B. 使其中一個物體的質(zhì)量減小到原來的1/4，距離不變 C. 使兩物體的距離增為原來的2倍，質(zhì)量不變 D. 距離和兩物體質(zhì)量都減小為原來的1/4,課堂練習,ABC,第一節(jié) 萬有引力定律,3. 地球的半徑為R，地球表面處物體所受的重力為mg，近似等于物體所受的萬有引力。關(guān)于物體在下列位置所受萬有引力大小的說法中，正確的是（ ） A.離地面高度 R 處為4mg B.離地面高度 R 處為 C.離地面高度 2R 處為 D.離地面高度 處為4mg,課堂練習