高一物理课件：第一节万有引力定律(粤教版必修.ppt

一一. .天体究竟做怎样的运动天体究竟做怎样的运动 在古代，以希腊亚里士多德为代在古代，以希腊亚里士多德为代 表，认为表，认为地球是宇宙的中心，其它天地球是宇宙的中心，其它天 体则以地球为中心，在不停地运动体则以地球为中心，在不停地运动。 这种观点，就是这种观点，就是“地心说地心说”。 1.1.地心说：托勒密地心说：托勒密(90-168)(90-168) 公元二世纪，天文学家公元二世纪，天文学家托勒密托勒密，把当时天文学知，把当时天文学知 识总结成宇宙的地心体系，发展完善了识总结成宇宙的地心体系，发展完善了“地心说地心说”， 描绘了一个复杂的天体运动图象。描绘了一个复杂的天体运动图象。 托勒密认为，行星托勒密认为，行星 P P 在在 以以C C点为中心的轨道上做匀点为中心的轨道上做匀 速圆周运动的同时，圆心速圆周运动的同时，圆心C C 点也沿以点也沿以O O点为圆心的轨道点为圆心的轨道 相对于离地球不远的相对于离地球不远的 Q Q 点做点做 匀速圆周运动，这两种运动匀速圆周运动，这两种运动 的复合，构成了行星的运动的复合，构成了行星的运动 。 “ “地心说地心说” ”行星运行图行星运行图 一一. .天体究竟做怎样的运动天体究竟做怎样的运动 1.1.地心说：托勒密地心说：托勒密(90-168)(90-168) 2.2.日心说：哥白尼日心说：哥白尼(1473-1543)(1473-1543) “日心说日心说”认为，认为，太阳不动，处于宇宙的中心，太阳不动，处于宇宙的中心， 地球和其它行星公转还同时自转地球和其它行星公转还同时自转。 “日心说日心说”对天体的描述大为简化，同时打破了对天体的描述大为简化，同时打破了 过去认为其它天体和地球截然有别的界限，是一项过去认为其它天体和地球截然有别的界限，是一项 真正的科学革命。真正的科学革命。 波兰天文学家哥白尼经过近四年波兰天文学家哥白尼经过近四年 的观测和计算，于的观测和计算，于15431543年出版了年出版了“天天 体运行论体运行论”正式提出正式提出“日心说日心说” ” 。 2.2.日心说：哥白尼日心说：哥白尼(1473-1543)(1473-1543) “日心说日心说”和宗教和宗教 的主张是相反的。为宣的主张是相反的。为宣 传和捍卫这个学说，意传和捍卫这个学说，意 大利学者布鲁诺被宗教大利学者布鲁诺被宗教 裁判所活活烧死。伽利裁判所活活烧死。伽利 略受到残酷的迫害，后略受到残酷的迫害，后 人把历史上这桩勇敢的人把历史上这桩勇敢的 壮举形容为：壮举形容为：“哥白尼哥白尼拦住了太阳，推动了地球。拦住了太阳，推动了地球。” “ “日心说日心说” ”行星运行图行星运行图 第第 谷（丹麦）谷（丹麦）开普勒（德国）开普勒（德国） 四年多的刻苦计算四年多的刻苦计算 二十年的精心观测二十年的精心观测 否定否定19 19 种假设种假设 行星轨道为椭圆行星轨道为椭圆 若是匀速圆 周运动 怎么回事 呢 8分的误差 第一节 万有引力定律 开普勒 开普勒第一定 律 所有的行星围绕太阳运动的轨道都是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椭圆，太阳处在所有椭圆的一个焦点上 所有的行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，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。太阳处在所有椭圆的一个焦点上。 开普勒第一定律开普勒第一定律( (轨道定律轨道定律) ) R R F F F F 地球地球 太阳太阳 3.3.开普勒三大行星运动定律开普勒三大行星运动定律 对于每一个行星而言，太阳和行星的连线在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同的面积。相等的时间内扫过相同的面积。 开普勒第二定律开普勒第二定律( (面积定律面积定律) ) 离太阳近时速度快，离太阳远时速度慢。 离太阳近时速度快，离太阳远时速度慢。 3.3.开普勒三大行星运动定律开普勒三大行星运动定律 R R 所有行星的轨道的半长轴的三次方跟公转周期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。的二次方的比值都相等。 开普勒第三定律开普勒第三定律( (周期定律周期定律) ) 比值比值k k是与行星无关而只与是与行星无关而只与 太阳有关的恒量。太阳有关的恒量。 3.3.开普勒三大行星运动定律开普勒三大行星运动定律 开普勒发现的行星运动定律为研究行星的运动提开普勒发现的行星运动定律为研究行星的运动提 供了依据。供了依据。 一一. .天体究竟做怎样的运动天体究竟做怎样的运动 1. 1. 地心说（托勒密）与日心说（哥白尼）地心说（托勒密）与日心说（哥白尼） 2. 2. 行星运动定律（开普勒）行星运动定律（开普勒） 开普勒第一定律：开普勒第一定律：( (椭圆轨道定律椭圆轨道定律) ) 开普勒第二定律：开普勒第二定律：( (面积定律面积定律) ) 开普勒第三定律开普勒第三定律 （周期定律）（周期定律） 对行星如何绕对行星如何绕 太阳运动进行太阳运动进行 了确切的描述了确切的描述 。 是什么原因使它们在各自的轨道上运动？是什么原因使它们在各自的轨道上运动？ 伽利略伽利略 二二. .万有引力定律的发现万有引力定律的发现 行星的运动是太阳磁力吸行星的运动是太阳磁力吸 引的缘故，磁力与距离成反比引的缘故，磁力与距离成反比 。 行星的运动是太阳引吸引的行星的运动是太阳引吸引的 缘故，并且力的大小与到太阳距离缘故，并且力的大小与到太阳距离 的平方成反比。的平方成反比。 太阳的漩涡带动行星和卫星一起运动太阳的漩涡带动行星和卫星一起运动 。 开普勒开普勒 笛卡尔笛卡尔 胡克胡克 行星运动是行星运动是“惯性惯性”自行维持的。自行维持的。 行星为什么这样运动的？行星为什么这样运动的？ 二二. .万有引力定律的发现万有引力定律的发现 月球为什么不会落 到地球上来呢？ 苹果为什么会落地？苹果为什么会落地？ 如果苹果树长到月球那么高，苹果如果苹果树长到月球那么高，苹果 还会落到地面吗？还会落到地面吗？ 月球为什么不会落到地球上呢？是月球为什么不会落到地球上呢？是 因为不受到地球的作用力吗？因为不受到地球的作用力吗？ 如果月球不受力，它将做直线运动， 如果月球受重力，没有切向线速度， 事实上，月球绕地球做匀速圆周运动需 要向心力，是地球对月球引力提供 二二. .万有引力定律的发现万有引力定律的发现 月球为什么不会落 到地球上来呢？ 牛顿：牛顿：在前人研究的基础上，凭在前人研究的基础上，凭 借他超凡的数学能力证明了：如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椭圆。并且阐述了普遍意义下的 万有引力定律。万有引力定律。 1.1.内容：内容：宇宙间任何两个有质量的物体都存在相互吸宇宙间任何两个有质量的物体都存在相互吸 引力，其大小与这两个物体的质量的乘积成正比，引力，其大小与这两个物体的质量的乘积成正比， 跟它们距离的平方成反比。跟它们距离的平方成反比。 2.2.公式：公式：（ （GG叫引力常数叫引力常数 ） r r mm 1 1 mm 2 2 F F F F 卡文迪许实验 万有引力定律万有引力定律 【说明说明】 mm 1 1 和和mm 2 2 表示两个物体的质量，表示两个物体的质量，r r表示他们的距离，表示他们的距离， G G为引力常数。为引力常数。G G=6.6710=6.6710 1111 Nm Nm 2 2 /kg/kg 2 2 G G的物理意义的物理意义两质量各为两质量各为1 1kgkg的物体相距的物体相距1 1mm时时 万有引力的大小。万有引力的大小。 3.3.适用条件适用条件 ： 适用于两个适用于两个质点质点或者两个或者两个均匀球体均匀球体之间的相互作用之间的相互作用 。（两物体为均匀球体时，。（两物体为均匀球体时，r r为两球心间的距离）为两球心间的距离） 4. 4.万有引力定律发现的重要意义：万有引力定律发现的重要意义： 万有引力定律的发现，对物理学、天文学的发展万有引力定律的发现，对物理学、天文学的发展 具有深远的影响。它把地面上物体运动的规律和天体具有深远的影响。它把地面上物体运动的规律和天体 运动的规律统一了起来。在科学文化发展上起到了积运动的规律统一了起来。在科学文化发展上起到了积 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 的奥秘建立了极大的信心，人们有能力理解天地间的的奥秘建立了极大的信心，人们有能力理解天地间的 各种事物。各种事物。 1. 1. 如果有一天万有引力突然消失，世界将发生什么如果有一天万有引力突然消失，世界将发生什么 变化？对你的生活将产生什么影响？变化？对你的生活将产生什么影响？ 2. 2. 万有引力定律指出，如何两个物体都存在着引力，万有引力定律指出，如何两个物体都存在着引力， 为什么当两个人靠近时并没有吸引到一起，请估算一为什么当两个人靠近时并没有吸引到一起，请估算一 下你和同位同学之间的引力有多大？下你和同位同学之间的引力有多大？ 粗略的计算一下两个质量为粗略的计算一下两个质量为50kg50kg，相距，相距0.5m0.5m的人的人 之间的引力？之间的引力？ 一粒芝麻重的几千分之一一粒芝麻重的几千分之一! 课堂小结课堂小结 一一. .天体究竟做怎样的运动天体究竟做怎样的运动 1. 1. 地心说（托勒密）与日心说（哥白尼）地心说（托勒密）与日心说（哥白尼） 轨道定律轨道定律 面积定律面积定律 周期定律周期定律 二二. . 万有引力定律（牛顿）：万有引力定律（牛顿）： （G G 6.67106.6710 11 11 Nm Nm 2 2 kgkg 2 2 ） 适用条件：适用条件：两个质点两个质点 两个质量分布均匀球体两个质量分布均匀球体 2. 2. 行星运动三大定律（开普勒行星运动三大定律（开普勒 ） 1. 1.关于万有引力，下列说法中正确得是：关于万有引力，下列说法中正确得是：( )( ) A. A. 万有引力只有在天体之间才体现出来万有引力只有在天体之间才体现出来 B.B.一个苹果由于其质量很小，它受到地球的万有引一个苹果由于其质量很小，它受到地球的万有引 力几乎可以忽略力几乎可以忽略 C. C. 地球对人造卫星的万有引力远大于卫星对地球的地球对人造卫星的万有引力远大于卫星对地球的 万有力万有力 D.D.地球表面的大气层是因为万有引力的约束而存在地球表面的大气层是因为万有引力的约束而存在 于地球表面附近于地球表面附近 课堂练习课堂练习 D D 2. 要使两物体间的万有引力减小到原来的1/4，下列办法 可采用的是（ ） A. 使两个物体质量各减小一半，距离不变 B. 使其中一个物体的质量减小到原来的1/4，距离不变 C. 使两物体的距离增为原来的2倍，质量不变 D. 距离和两物体质量都减小为原来的1/4 课堂练习课堂练习 ABCABC 3. 3. 地球的半径为地球的半径为R R，地球表面处物体所受的重力为，地球表面处物体所受的重力为 mgmg，近似等于物体所受的万有引力。关于物体在下，近似等于物体所受的万有引力。关于物体在下 列位置所受万有引力大小的说法中，正确的是（列位置所受万有引