6.2万有引力定律课件

开普勒第一定律（几何定律）所有的行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在所有椭圆的一个焦点上。*开普勒第二定律（面积定律）对于每一个行星而言，太阳和行星的联线在相等的时间内扫过相等的面积。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。R开普勒定律回顾什么原因使行星绕太阳运动？(一)关于行星运动的各种动力学解释17世纪前：行星理所应当的做这种完美的圆周运动一切物体都有合并的趋势，这种趋势导致物体做圆周运动。受到了来自太阳的类似与磁力的作用。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。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。伽利略开普勒笛卡尔胡克、哈雷苹果落地、高处物体落地、月亮绕地旋转……这些现象引起了牛顿的沉思。一、万有引力定律的发现苹果落地伟大的科学家牛顿简介牛顿(1643—1727)是英国著名的物理学家、数学家和天文学家，是十七世纪最伟大的科学巨匠。牛顿一生对科学事业所做的贡献，遍及物理学、数学和天文学等领域。牛顿在物理学上最主要的成就，是创立了经典力学的基本体系，对于光学，牛顿致力于光的颜色和光的本性的研究，也作出了重大贡献。牛顿在数学方面，总结和发展了前人的工作，提出了“流数法”，建立了二项式定理，创立了微积分。在天文学方面，牛顿发现了万有引力定律，创制了反射望远镜，并且用它初步观察到了行星运动的规律。牛顿万有引力定律的推导•●事实上，行星运动的椭圆轨道很接近于圆形轨道，我们把行星绕太阳运动的椭圆轨道可以近视看作为一个圆形轨道，这样就简化了问题，易于我们在现有认知水平上来接受.rTmFTrvrvmF2224/223Tr据开普勒三定律,是个常量得出结论:●再根据牛顿第三定律，行星吸引太阳的力跟太阳吸引行星的力大小相等、性质相同，故引力也应当和太阳的质量M成正比。因此：写成等式：2rMmGF牛顿的思考：（１）“天上的力”和“人间的力”是同一种力吗？（２）地球表面的重力是否能延伸到月球轨道？牛顿的猜想：苹果与月球受到的引力可能是同一种力!这种力可能都遵从与距离平方成反比的关系。【讨论】根据下列是当时可以测量的数据，如何证明月亮受力满足“平方反比”的关系？地表重力加速度：g=9.8m/s2地球半径：R=6400×103m月亮周期：T=27.3天≈2.36×106s月亮轨道半径：r≈60R=3.84×108mga36001月？计算验证：gsmrTa36001/1072.242322月计算结果：引力的推广牛顿还研究了月球绕地球的运转,发现这个引力也符合此规律,同时许多不同的物体之间都有引力,都遵循这一规律,从而牛顿将这一规律推广到自然界中任意两个物体,得出了著名的万有引力定律二、万有引力定律1、内容：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。221rmmGFr质点质点间的距离均匀球体球心间的距离2、表达式：G为引力常量引力常量G。（1）单位：Nm2/kg2（2）标准值：G=6.67259x10-11Nm2/kg2常用值：G=6.67x10-11Nm2/kg2（3）注意：与重力的符号区别开来例题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（）r1rr2221rmmG22121)(rrmmG22121)(rrrmmGA、B、C、D、2121rmmG答案：D思考题:自然界任何两个物体都是吸引的,为什么我们平时没有感觉到人与人间的万有引力?练习估算两个质量50kg的同学相距0.5m时之间的万有引力约有多大？答案：6.67×10-7牛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。万有引力定律的意义三、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（２）实验数据G值为6.67×10-11Nm2/kg2G值的物理含义：两个质量为1kg的物体相距1m时，它们之间万有引力为6.67×10-11N（３）卡文迪许扭称实验的意义①证明了万有引力的存在，使万有引力定律进入了真正实用的时代；②开创了微小量测量的先河，使科学放大思想得到推广；四、重力与万有引力的关系1、地球上的物体FF向G2、地球的卫星GMg=——R2重力就是万有引力GMg’=——(R+H)2重力只是万有引力的一个分力，只有在计算要求不高或近似计算时才可以认为重力等于万有引力例一、求赤道上质量为1kg的物体的重力，向心力和它与地球的万有引力。（赤道上的重力加速度g=9.78m/s2，地球半径R=6400km，地球质量M=6.0X1024kg）答案：9.78N0.034N9.814N例二、地球半径为R，地球表面的重力加速度为g，若高空中某处的重力加速度为g/2，则该处距地面球表面的高度为：（）A．（√２—1）RB．RC．√２RD．2RA例三、假设火星和地球都是球体，火星的质量M火和地球的质量M地之比M火/M地=p，火星的半径R火和地球的半径R地之比R火/R地=q，那么火星表面处的重力加速度g火和地球表面处的重力的加速度g地之比等于[]A.p/q2B.pq2C.p/qD.pqA例四、月球质量是地球质量的1/81，月球半径是地球半径的1/3.8，在距月球表面14m高处，有一质量m=60kg的物体自由下落。（1它落到月球表面需要多少时间？（2它在月球上的重力和质量跟在地球上是否相同？（已知地球表面的重力加速度g地=9.8m/s2）答案：4s在月球104.4N地球588N学习目标•1、了解万有引力定律得出的思路和过程；•2、理解万有引力定律的含义并会推导万有引力定律；•3、掌握万有引力定律，能解决简单的万有引力问题；学习重点：万有引力定律