上海地区课堂教学大赛名师教学设计-万有引力定律 课件

万有引力定律一行星的运动一、人类对天体运动的认识及发展过程中国古代：盖天说（“天圆地方”）浑天说（东汉）张衡浑天仪认为天是一个圆球，地则位于这个圆球的中间。天在不停地旋转，日月星辰随天运转，转到地平线之下就看不见了，这种见解比盖天说更合理地解释了天体的出没。古希腊：地心说托勒密近代：日心说哥白尼16世纪，波兰天文学家哥白尼根据天文观测的大量资料经过40多年的天文观测和潜心研究，提出“日心体系”宇宙图景17世纪前：行星理所应当的做这种完美的圆周运动胡克、哈雷等：受到了太阳对它的引力伽利略：一切物体都有合并的趋势，这种趋势导致物体做圆周运动开普勒：受到了来自太阳的类似磁力的作用二、万有引力定律的发现１、天体运动规律的动力学解释牛顿(1643—1727)英国著名的物理学家牛顿在前人研究的基础上，凭借他超凡的数学能力证明了：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。２、牛顿发现万有引力定律开普勒第一定律（椭圆定律）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，太阳和行星的连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。开普勒三大定律３、万有引力定律的数学推导（恒量）把行星绕太阳运动看作匀速圆周运动近似化ar太阳对行星的引力提供向心力=4π2km/r2F引=F向根据开普勒第三定律：r3/T2是恒量k得：F引=4π2mr/T2=4π2(r3/T2)m/r2所以：太阳对行星的引力跟行星的质量成正比，跟行星到太阳的距离的二次方成反比。即：F∝m/r2=4mπ2r/T2牛顿根据牛顿第三定律大胆猜想：既然太阳对行星的引力与行星的质量成正比，也应该与太阳的质量成正比。太阳对行星的引力（F引）跟行星的质量有关，那么，F引与太阳质量有关吗？F引∝Mm/r2（M为太阳即中心天体质量，m为行星质量，r为行星到太阳的距离）由此证明，地球与物体之间的引力其性质与天体之间的引力相同：F引∝Mm/r24、万有引力定律的验证在牛顿时代，重力加速度g、月-地的距离r、月球的公转周期T都能精确的测定，已知r=3.8×108m,T=27.3天,g=9.8m/s2，月球轨道半径即月-地的距离r为地球半径R的60倍。牛顿在研究了许多物体间遵循同样规律的引力之后，进一步把这个规律推广到自然界中任何两个物体之间，于1687年正式发表了万有引力定律：５、万有引力定律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。F引∝Mm/r21）普遍性：万有引力存在于任何两个物体之间，只不过一般物体的质量与星球相比太小了，他们之间的万有引力也非常小，常忽略不计。4）适用性：只适用于两个质点间的引力，当物体之间的距离远大于物体本身时，物体可看成质点;当两物体是质量分布均匀的球体时，它们间的引力也可直接用公式计算，但式中的r是指两球心间的距离。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。3）特殊性：两个物体间的万有引力和物体所在的空间及其他物体存在无关。万有引力定律的几点理解：三、小结万有引力定律的发现，是17世纪自然科学最伟大的成果之一。它把地面上物体运动的规律和天体运动的规律统一起来，对物理学、天文学的发展具有深远的影响；对科学文化发展起到了积极的推动作用，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，人们有能力理解天地间的各种事物。