太陽與行星間的引力萬有引力

太陽與行星間的引力萬有引力第一頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期二問題探究行星為什么繞太陽如此和諧而又有規(guī)律地做橢圓運(yùn)動？

第二頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期二第三頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期二3．知道引力常量的測定方法及其在物理學(xué)上的重要意義．學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.知道太陽與行星間存在引力作用及行星繞太陽運(yùn)動的向心力是由太陽對它的引力提供2．了解萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)過程，理解萬有引力定律的內(nèi)容，會用萬有引力定律公式解決有關(guān)問題，注意公式的適用條件．重點(diǎn)難點(diǎn)：1.萬有引力定律及其應(yīng)用．2．月—地檢驗(yàn)．第四頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期二伽利略行星的運(yùn)動是受到了來自太陽的類似于磁力的作用，與距離成反比。

行星的運(yùn)動是太陽吸引的緣故，并且力的大小與到太陽距離的平方成反比。在行星的周圍有旋轉(zhuǎn)的物質(zhì)(以太)作用在行星上，使得行星繞太陽運(yùn)動。開普勒笛卡爾胡克一切物體都有合并的趨勢?？茖W(xué)足跡第五頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期二科學(xué)足跡牛頓(1643—1727)英國著名的物理學(xué)家

當(dāng)年牛頓在前人研究的基礎(chǔ)上，并憑借其超凡的數(shù)學(xué)能力和堅(jiān)定的信念，深入研究，最終發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律。牛頓在1676年給友人的信中寫道：

如果說我看的比別人更遠(yuǎn)，那是因?yàn)槲艺驹诰奕说募绨蛏稀?/p>

第六頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期二建立模型誘思：行星的實(shí)際運(yùn)動是橢圓運(yùn)動，但我們還不了解橢圓運(yùn)動規(guī)律，那應(yīng)該怎么辦？能把它簡化成什么運(yùn)動呢？太陽行星a第七頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期二建立模型太陽行星r太陽行星a誘思：既然把行星繞太陽的運(yùn)動簡化為圓周運(yùn)動。那么行星繞太陽運(yùn)動可看成勻速圓周運(yùn)動還是變速圓周運(yùn)動？簡化行星繞太陽做勻速圓周運(yùn)動需要向心力，那什么力來提供做向心力？這個力的方向怎么樣？第八頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期二建立模型誘思：太陽對行星的引力提供作為向心力，那這個力大小有什么樣定量關(guān)系？F太陽Ｍ行星ｍｒＶ第九頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期二科學(xué)探究消去v行星運(yùn)行速度v容易觀測？怎么辦？消去T討論第十頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期二科學(xué)探究關(guān)系式中m是受力天體還是施力天體的質(zhì)量？探究1:

太陽對行星的引力F請用中文描述這個關(guān)系式！太陽對行星的引力跟受力星體的質(zhì)量成正比，與行星、太陽距離的二次方成反比.F行星太陽F′既然太陽對行星有引力，那么行星對太陽有引力？它有怎么樣定量的關(guān)系？第十一頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期二科學(xué)探究探究2:

行星對太陽的引力F′F行星太陽F′類比法牛三行星對太陽的引力F′跟太陽的質(zhì)量成正比，與行星、太陽距離的二次方成反比.太陽對行星的引力跟受力星體的質(zhì)量成正比，與行星、太陽距離的二次方成反比.第十二頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期二科學(xué)探究探究3:

太陽與行星間的引力F類比法牛三F和F′是一對作用力和反作用力，那么可以得出F大小跟太陽質(zhì)量M、行星質(zhì)量m的關(guān)系式有什么關(guān)系？牛三G為比例系數(shù)，與太陽、行星無關(guān)。方向：沿著太陽與行星間的連線

。第十三頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期二第二節(jié)小結(jié)今天我們學(xué)到了什么?古人觀點(diǎn)牛頓思考理論演算總結(jié)規(guī)律建模理想化類比第十四頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期二

關(guān)于行星對太陽的引力的說法中正確的是（）

A.行星對太陽的引力與太陽對行星的引力是同一性質(zhì)的力

B.行星對太陽的引力與太陽的質(zhì)量成正比，與行星的質(zhì)量無關(guān)

C.太陽對行星的引力大于行星對太陽的引力

D.行星對太陽的引力大小與太陽的質(zhì)量成正比，與行星距太陽的距離成反比隨堂練習(xí)

A

第十五頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期二二、月---地檢驗(yàn)

把引力公式推廣，牛頓認(rèn)為：行星與衛(wèi)星之間的引力、地球作用與物體上的重力和太陽對行星的引力，都是同樣性質(zhì)的力。根據(jù)上述引力公式，對“月-地系統(tǒng)‘和地面上的物體分別可得到：兩式相比，得月球繞地球運(yùn)動的向心加速度因?yàn)榈厍蚺c月球之間的距離r地月約為地球半徑r地的60倍，因此第十六頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期二二、月---地檢驗(yàn)已知月球的公轉(zhuǎn)周期T=27.3天，月球軌道半徑約為地球半徑的60倍，地球半徑R=6.4×km，則第十七頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期二三、萬有引力定律1.內(nèi)容:

自然界中任何兩個物體都是相互吸引的，引力的大小跟這兩個物體的質(zhì)量的乘積成正比，跟它們的距離的二次方成反比.

2.表達(dá)式：如果用m1,m2表示兩物體的質(zhì)量,用r表示兩物體間的距離,那么萬有定律可以表示為:3、說明：注意！第十八頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期二(2)距離r：公式中的r是兩個質(zhì)點(diǎn)間的距離，對于均勻球體，就是兩球心間的距離．1.對于兩個質(zhì)量均勻的球體，r指兩個球心之間的距離。2.對于兩個相距很遠(yuǎn)的質(zhì)點(diǎn)，r指兩個質(zhì)點(diǎn)之間的距離。3.r不可能為零?！镪P(guān)于r的幾點(diǎn)說明：第十九頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期二2．萬有引力定律適用的條件(1)萬有引力定律適用于兩個質(zhì)點(diǎn)間的相互作用．(2)一個均勻球體與球外一個質(zhì)點(diǎn)間的萬有引力，可用公式計(jì)算，r為球心到質(zhì)點(diǎn)間的距離．3．對萬有引力定律的理解第二十頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期二四性內(nèi)容普遍性萬有引力不僅存在于太陽與行星、地球與月球之間，宇宙間任何兩個有質(zhì)量的物體之間都存在著這種相互吸引的力相互性兩個有質(zhì)量的物體之間的萬有引力是一對作用力和反作用力，總是滿足大小相等，方向相反，作用在兩個物體上宏觀性地面上的一般物體之間的萬有引力比較小，與其他力比較可忽略不計(jì)，但在質(zhì)量巨大的天體之間，或天體與其附近的物體之間，萬有引力起著決定性作用特殊性兩個物體之間的萬有引力只與它們本身的質(zhì)量和它們間的距離有關(guān)，而與所在空間的性質(zhì)無關(guān)，也與周圍是否存在其他物體無關(guān)第二十一頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期二特別提醒：(1)任何物體間的萬有引力都是同種性質(zhì)的力．(2)任何有質(zhì)量的物體間都存在萬有引力，一般情況下，質(zhì)量較小的物體之間萬有引力忽略不計(jì)，只考慮天體間或天體對附近或表面的物體的萬有引力．第二十二頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期二例題：估算兩個質(zhì)量50kg的同學(xué)相距0.5m時之間的萬有引力約有多大？答案：6.67×10-7牛建立物理模型質(zhì)點(diǎn)質(zhì)點(diǎn)第二十三頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期二二、萬有引力和重力的關(guān)系1．重力是萬有引力的一個分力重力是由于地球的吸引而產(chǎn)生的，但能否說萬有引力就是重力呢？分析這個問題應(yīng)從地球自轉(zhuǎn)入手，在地球表面上的物體所受的萬有引力F可以分解成物體所受到的重力G和隨地球自轉(zhuǎn)而做圓周運(yùn)動的向心力F′，如圖6－2－1所示，問題：萬有引力與重力之間的關(guān)系？第二十四頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期二啟示：重力雖然是萬有引力的一個分力，由于另一分力（物體隨地球一起做圓周運(yùn)動所需的向心力）很小，所以在粗略運(yùn)算時也可認(rèn)為重力與萬有引力是相等的。F引F向G第二十五頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期二即：應(yīng)用：1、已知地球的半徑和地球表面的重力加速度，就可以求出地球的質(zhì)量；2、這個公式同樣應(yīng)用于其它星球。(黃金代換式）第二十六頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期二特殊位置第二十七頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期二第二十八頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期二4．在高空處的重力假如說物體距地面的高度為h，在忽略地球自轉(zhuǎn)的條件下有：mgh＝G，而gR2＝GM.解得：gh＝()2g.第二十九頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期二三、萬有引力定律萬有引力定律－－重要意義⑴是17世紀(jì)自然科學(xué)最偉大的成果之一。它把地面上物體運(yùn)動的規(guī)律和天體運(yùn)動的規(guī)律統(tǒng)一起來，對以后物理學(xué)和天文學(xué)的發(fā)展具有深遠(yuǎn)的影響。它第一次揭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座里程碑。⑵在科學(xué)文化發(fā)展史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。這個關(guān)系式表明，隨著高度的增加，重力加速度會減?。谟?jì)算時，這個因素有時是不能忽略的．第三十頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期二四、引力常量測定第三十一頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期二四、引力常量測定（1）實(shí)驗(yàn)原理：科學(xué)方法——放大法卡文迪許卡文迪許實(shí)驗(yàn)室第三十二頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期二四、引力常量測定第三十三頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期二四、引力常量測定（２）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

G值為6.67×10-11Nm2/kg2

G值的物理含義：兩個質(zhì)量為1kg的質(zhì)點(diǎn)相距1m時，它們之間萬有引力為6.67×10-11N（3）巧妙之處A、把微小力（根本不可能察覺不到的力）轉(zhuǎn)變成力矩來反映（一次放大）第三十四頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期二（２）實(shí)驗(yàn)