人教版高一物理萬有引力定律

1、萬有引力定律萬有引力定律開普勒三大定律開普勒三大定律第三定律（周期定律）：所有行星的橢圓軌道的半長軸第三定律（周期定律）：所有行星的橢圓軌道的半長軸的三次方與公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等的三次方與公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等.第一定律（軌道定律）：所有的行星圍繞太陽運動的軌道都第一定律（軌道定律）：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是橢圓，太陽處在所有橢圓的一個焦點上.第二定律（面積定律）：太陽和行星的連線在相等的時間第二定律（面積定律）：太陽和行星的連線在相等的時間內(nèi)掃過的面積相等內(nèi)掃過的面積相等.23Trk= =r17世紀(jì)前，多數(shù)人認(rèn)為圓周運動是最完美的，

2、因而神圣和世紀(jì)前，多數(shù)人認(rèn)為圓周運動是最完美的，因而神圣和永恒的天體的必然應(yīng)該做勻速圓周運動，永恒的天體的必然應(yīng)該做勻速圓周運動，無需什么動因無需什么動因.1564-1642 意大利意大利伽利略認(rèn)為：一伽利略認(rèn)為：一切物體都有合并切物體都有合并的趨勢，這種趨的趨勢，這種趨勢導(dǎo)致物體做圓勢導(dǎo)致物體做圓周運動周運動.宗教神學(xué)的觀點宗教神學(xué)的觀點:一、歷史背景一、歷史背景開普勒認(rèn)為：行星繞太陽的運動，開普勒認(rèn)為：行星繞太陽的運動，一定是受到來自太陽的類似于磁一定是受到來自太陽的類似于磁力的作用力的作用15711630德國天文學(xué)家德國天文學(xué)家笛卡爾認(rèn)為：行星的運動是因為在行星笛卡爾認(rèn)為：行星的運動是因

3、為在行星的周圍有旋轉(zhuǎn)的物質(zhì)（以太）作用在行的周圍有旋轉(zhuǎn)的物質(zhì)（以太）作用在行星上，使得行星環(huán)繞太陽運動星上，使得行星環(huán)繞太陽運動1596-1650法國數(shù)學(xué)家法國數(shù)學(xué)家哲學(xué)科學(xué)家哲學(xué)科學(xué)家證明了如果行星的軌道是圓形的證明了如果行星的軌道是圓形的話，它所受的引力的大小跟行星話，它所受的引力的大小跟行星到太陽的距離的二次方成反比到太陽的距離的二次方成反比. 但無法證明在橢圓的軌道下，是但無法證明在橢圓的軌道下，是否有相同的規(guī)律否有相同的規(guī)律.哈雷、胡克等人認(rèn)為：行星圍哈雷、胡克等人認(rèn)為：行星圍繞太陽運動是因為受到太陽對繞太陽運動是因為受到太陽對它的引力作用它的引力作用.哈雷（哈雷（1656-1742

4、）英國天文學(xué)家、數(shù)學(xué)家英國天文學(xué)家、數(shù)學(xué)家胡克（胡克（1635-1703） 英國科學(xué)家英國科學(xué)家這些科學(xué)家觀點對后人具有極大的啟發(fā)性這些科學(xué)家觀點對后人具有極大的啟發(fā)性. 牛頓就是在他們的基礎(chǔ)上得出了非常有名的牛頓就是在他們的基礎(chǔ)上得出了非常有名的萬有引力定律萬有引力定律.下面就讓我們沿著牛頓當(dāng)時的探索過程，來下面就讓我們沿著牛頓當(dāng)時的探索過程，來看看牛頓是怎樣得出萬有引力定律看看牛頓是怎樣得出萬有引力定律 的吧的吧.但這個力的與哪些因素有關(guān)？但這個力的與哪些因素有關(guān)？二、牛頓的推導(dǎo)二、牛頓的推導(dǎo)過程過程牛頓猜測：行星圍繞太陽牛頓猜測：行星圍繞太陽轉(zhuǎn)的原因是因為受到太陽轉(zhuǎn)的原因是因為受到太陽對

5、它的引力作用對它的引力作用.牛頓（牛頓（16431727 ）英國科學(xué)家英國科學(xué)家1、行星環(huán)繞太陽運動的軌道是橢圓，但非常接近圓、行星環(huán)繞太陽運動的軌道是橢圓，但非常接近圓周，因此可將它周，因此可將它理想化成一個圓軌道理想化成一個圓軌道，可以認(rèn)為，可以認(rèn)為行行星圍繞太陽做勻速圓周運動星圍繞太陽做勻速圓周運動.2、行星圍繞太陽做勻速圓周運動的行星圍繞太陽做勻速圓周運動的向心力由太陽對向心力由太陽對行星的引力提供，行星的引力提供，由由牛頓第二定律牛頓第二定律有有V2F = ma= mar= m= m二、牛頓的推導(dǎo)二、牛頓的推導(dǎo)過程過程V=2rT而而則則r= m= m2rT（）2F42 r mT2=

6、= 42r3T2（）mr23、由、由開普勒開普勒第三定律第三定律23Trk = =F =42 kmr2即即F mr2、由、由牛頓牛頓第三定律第三定律即即F Mmr2即即MmF= =r2G牛頓在研究了太陽與行星間的引力關(guān)系后認(rèn)為，太陽、牛頓在研究了太陽與行星間的引力關(guān)系后認(rèn)為，太陽、行星都不是特殊天體，因此他認(rèn)為這一規(guī)律也應(yīng)適用于行星都不是特殊天體，因此他認(rèn)為這一規(guī)律也應(yīng)適用于其它天體間，于是牛頓就作了非常著名的其它天體間，于是牛頓就作了非常著名的“月月-地地”檢驗，結(jié)果表明，他的觀點是正確的檢驗，結(jié)果表明，他的觀點是正確的.牛頓在此基礎(chǔ)之上結(jié)合他的微積分等高等數(shù)學(xué)知識，證牛頓在此基礎(chǔ)之上結(jié)合他

7、的微積分等高等數(shù)學(xué)知識，證明了在橢圓軌道上此公式也成立明了在橢圓軌道上此公式也成立.MmF= =r2G三、萬有引力定律：三、萬有引力定律：1.內(nèi)容：自然界中任何兩物體間都是相互吸引的，引力的大內(nèi)容：自然界中任何兩物體間都是相互吸引的，引力的大小跟這兩個物體的質(zhì)量的乘積成正比，跟它們的距離的平方小跟這兩個物體的質(zhì)量的乘積成正比，跟它們的距離的平方成反比成反比.公式：公式：F=GMm/r2其中其中G為引力常量，為引力常量，G=6.671010-11-11 Nm Nm2 2/kg/kg2 2 2.理解：理解：(1). 普遍性普遍性.例：同桌的兩位同學(xué)例：同桌的兩位同學(xué),質(zhì)量分別是質(zhì)量分別是50Kg,

8、間距為間距為1m,求它求它們之間的作用力多大？們之間的作用力多大？三、萬有引力定律：三、萬有引力定律：1.內(nèi)容：自然界中任何兩物體間都是相互吸引的，引力的大內(nèi)容：自然界中任何兩物體間都是相互吸引的，引力的大小跟這兩個物體的質(zhì)量的乘積成正比，跟它們的距離的平方小跟這兩個物體的質(zhì)量的乘積成正比，跟它們的距離的平方成反比成反比.公式：公式：F=GMm/r2其中其中G為引力常量，為引力常量，G=6.671010-11-11 Nm Nm2 2/kg/kg2 2 2.理解：理解：(1). 普遍性普遍性.(2). 宏觀性宏觀性.(3). 相互性相互性.3.適用條件：適用條件：(1)式中的式中的r是指兩質(zhì)點之

9、間的距離是指兩質(zhì)點之間的距離(2)對于兩質(zhì)量分布均勻的球體，公式中的對于兩質(zhì)量分布均勻的球體，公式中的r就是它們球心之間的距離就是它們球心之間的距離 (3)對于一質(zhì)量分布均勻的球體，和球體外一質(zhì)點之間引力也適用對于一質(zhì)量分布均勻的球體，和球體外一質(zhì)點之間引力也適用.地面上物體所受引力與重力的關(guān)系地面上物體所受引力與重力的關(guān)系四、萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)的意義四、萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)的意義它是它是17世紀(jì)自然科學(xué)最偉大的發(fā)現(xiàn)之一世紀(jì)自然科學(xué)最偉大的發(fā)現(xiàn)之一.它把地面上物體運它把地面上物體運動的規(guī)律和天體運動規(guī)律統(tǒng)一了起來，對以后物理學(xué)和天動的規(guī)律和天體運動規(guī)律統(tǒng)一了起來，對以后物理學(xué)和天文學(xué)的發(fā)展具有深遠(yuǎn)的影響文學(xué)的發(fā)展具有深遠(yuǎn)的影響.它第一次提示了自然界中一種它第一次提示了自然界中一種基本相互作用的規(guī)律，在人類認(rèn)識自然的歷史上樹立了一基本相互作用的規(guī)律，在人類認(rèn)識自然的歷史上樹立了一座里程碑