3.2 認識萬有引力定律 課件 高一下學期物理粵教版（2019）必修第二冊

第三章萬有引力定律3.2認識萬有引力定律一、行星繞日運動原因的探索開普勒三定律開普勒第一定律——軌道定律開普勒第二定律——面積定律開普勒第三定律——周期定律什么原因讓行星圍繞著太陽運動呢？一、行星繞日運動原因的探索

伽利略的觀點：行星的運動與地面物體的運動遵循不同的規(guī)律，行星運動是由“慣性”自行維持的

開普勒的觀點：行星的運動是由于太陽磁力吸引的緣故，磁力與距離成反比。一、行星繞日運動原因的探索

笛卡爾的觀點：太陽的旋渦帶動行星和衛(wèi)星一起運動

胡克的觀點：行星的運動是太陽引力的緣故，并且力的大小與到太陽距離的平方成反比。重力是由地球引力引起的力一、行星繞日運動原因的探索模型的建構(gòu)問題1：行星的實際運動是橢圓運動，但我們還不了解橢圓運動規(guī)律，那應(yīng)該怎么辦？能把它簡化成什么運動呢？問題2：既然把行星繞太陽的運動簡化為圓周運動。那么行星繞太陽運動可否簡化成勻速圓周運動？太陽行星a太陽行星r簡化一、行星繞日運動原因的探索太陽行星r問題3：行星繞太陽做勻速圓周運動需要向心力，那什么力來提供做向心力？這個力的方向怎么樣？問題4：太陽對行星的引力提供向心力，那這個力大小與哪些因素有關(guān)，有什么樣得定量關(guān)系？F太陽Ｍ行星ｍｒＶ一、行星繞日運動原因的探索思考1：行星繞太陽做勻速圓周運動所需要的向心力的表達式是怎樣的？思考2：天文觀測行星公轉(zhuǎn)時，哪一個物理量可以直接觀察到？向心力與其有什么關(guān)系?消去v一、行星繞日運動原因的探索思考3：公式里面涉及到三個變量，能否根據(jù)已學知識進行化簡，減少變量呢？開普勒第三定律消去T關(guān)系式中m是受力天體還是施力天體的質(zhì)量？這個平方反比關(guān)系是否適用于一切天體的運動規(guī)律？二、萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)結(jié)論二：行星對太陽的引力跟太陽的質(zhì)量成正比，與行星、太陽之間的距離的二次方成反比。結(jié)論一：太陽對行星的引力跟行星的質(zhì)量成正比，與行星、太陽之間的距離的二次方成反比。即二、萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)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結(jié)論三:太陽與行星間引力的大小與太陽的質(zhì)量、行星的質(zhì)量成正比，與兩者距離的二次方成反比作用力和反作用力二、萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)至此，牛頓一直是在已有的觀測結(jié)果和理論引導下進行推測和分析，觀測結(jié)果僅對“行星繞太陽運動”成立，這還不是萬有引力定律。思考問題：那么牛頓又是怎樣把天體間的引力與地球?qū)Φ孛娓浇矬w的引力統(tǒng)一起來證明它們遵循相同的規(guī)律進而得到萬有引力的？二、萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)“平拋石頭”思想實驗設(shè)想：從山頂水平拋出一塊石頭。由于重力的作用，石頭會沿著彎曲的路徑落到地面上，并且石頭的拋出速度越大，石頭飛行的距離越遠。猜想：當石頭拋出的速度足夠大時，它會怎么運動？二、萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)猜想：地面上的重力與地吸引月球是同一性質(zhì)的力嗎？牛頓月地檢驗的基本思路：假設(shè)猜想正確根據(jù)假設(shè)能得到什么東西根據(jù)事實數(shù)據(jù)驗證猜想是否正確二、萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)地球?qū)Φ孛嫖矬w地球?qū)υ虑蚣僭O(shè)：維持月球繞地球運動的力、及地面物體所受的引力和太陽與行星間的引力都遵循平方反比規(guī)律。（已知月球軌道半徑是地球半徑的60倍）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=6.4×103km，則月球的向心加速度為?結(jié)論：月球繞地球運動的力以及地面物體所受地球的引力和太陽與行星之間的力遵循同一規(guī)律。三、萬有引力定律的表達式宇宙間的一切物體都是互相吸引的，兩個物體間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，跟它們的距離的二次方成反比。2、表達式：G=6.67×10-11Nm2/kg21、萬有引力定律的內(nèi)容：3、方向：在兩個物體的連線上。萬有引力常量：由英國科學家卡文迪許利用扭秤實驗裝置測出國際單位4、適用條件:⑴對于可以看做質(zhì)點的物體，r為兩個質(zhì)點之間的距離．m1m2r⑵對于質(zhì)量分布均勻的球體，r為兩個球心之間的距離.三、萬有引力定律的表達式

萬有引力定律指出，任何物體間都存在著引力。那么，為什么當兩個人靠近時，并沒有吸引到一起？試估計一下自己和同桌之間的引力有多大？四、練習鞏固BD四、練習鞏固B四、練習鞏固B四、練習鞏固例4兩個完全相同的實心小鐵球緊靠在一起，它們之間的萬有引力大小為F