万有引力定律及引力常量的测定课件

银河系银河系行星绕太阳运动行星绕太阳运动万有引力定律及引力常量的测定课件§5.1万有引力定律及引力常量的测定第五章万有引力定律及其应用§5.1万有引力定律第五章万有引力定律及其应用第一节万有引力定律及引力常量的测定一.天体究竟做怎样的运动——“地心说”和“日心说”1.地心说：托勒密(90-168)ClaudiusPeolemy——在古代，以希腊亚里士多德为代表，认为地球是宇宙的中心。其它天体则以地球为中心，在不停地运动。这种观点，就是“地心说”。公元二世纪，天文学家托勒密，把当时天文学知识总结成宇宙的地心体系，发展完善了“地心说”，描绘了一个复杂的天体运动图象。第一节万有引力定律及引力常量的测定一.天体究竟做怎样的运地心说:认为地球是宇宙的中心，地球是静止不动，太阳、月亮及其他行星都绕地球运动.代表人物是古希腊学者托勒密.地心说第一节万有引力定律及引力常量的测定地心说:认为地球是宇宙的中心，地球是静止不动，太阳、月亮及其哥白尼(1473～1543)波兰天文学家,他在1510年写成的《浅说》初稿中指出:太阳是宇宙的中心体,地球与行星都绕太阳运动,只有月亮才绕地球运动,1530年终于完成了日心说的建立工作,于1543年3月《天体运动学》书名出版,否定了在西方统治1千多年的地心说.第一节万有引力定律及引力常量的测定2.日心说：哥白尼(1473-1543)NicolausCopernicus

哥白尼(1473～1543)波兰天文学家,他在1510年写日心说:认为太阳是宇宙的中心，地球、月亮及其他行星都在绕太阳运动。代表人物是波兰天文学家哥白尼.日心说第一节万有引力定律及引力常量的测定日心说:认为太阳是宇宙的中心，地球、月亮及其他行星都在绕太阳二、人们对行星运动的研究1、古人把天体运动看得十分神圣，他们认为天体的运动不同于地面上物体的运动，天体做的是最完美、最和谐的匀速圆周运动。2、开普勒的导师第谷，丹麦伟大的天文学家,他对天体运动的看法与其他古人一样，也认为天体在做匀速圆周运动。并对行星的运动做了长达20多年的观察,记录了大量的数据。既然行星是绕太阳运动的,那么行星是做什么样的运动呢?3、开普勒是第谷的学生,第谷去世后他继承了第谷的工作,他接受日心说观点,并对第谷记录的数据进行了长时间的大量的数学运算,总结出了太阳行星的运动规律,发表了著名的开普勒三定律。第一节万有引力定律及引力常量的测定二、人们对行星运动的研究1、古人把天体运动看得十分神圣，他们◎丹麦天文学家，精于观测。◎1572年，他观测到仙后座出现了一颗过去从来没见过的亮星。◎1601年，第谷临终前，把自己毕生对火星的观测资料全部留给了开普勒，委托他进行整理研究。第谷（丹麦）仙后座的新星爆发第一节万有引力定律及引力常量的测定◎丹麦天文学家，精于观测。第谷（丹麦）仙后座的新星爆发第一节开普勒（德国）◎在天文学史上，开普勒享有“天空立法者”的盛誉。◎开普勒观念的基础是日心说。◎1609年和1619年发表了行星运动的三个定律。第一节万有引力定律及引力常量的测定开普勒（德国）◎在天文学史上，开普勒享有“天空立法者”的盛誉万有引力定律及引力常量的测定课件三、开普勒三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椭圆，太阳处在所有椭圆的一个焦点上第一节万有引力定律及引力常量的测定三、开普勒三定律开普勒开普勒第一定律所有的行星围绕太（1）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（开普勒第一定律/轨道定律）第一节万有引力定律及引力常量的测定（1）所有的行星围绕太阳运动的轨道都第一节万有引力定律及开普勒开普勒第二定律

对于每一个行星而言，太阳和行星的联线在相等的时间内扫过相等的面积第一节万有引力定律及引力常量的测定开普勒开普勒第二定律对于每一个行星而言，太阳和行星的联（2）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（开普勒第二定律/面积定律）用公式表示为：

SAB=SCD=SEK由此可见：行星在远日点a的速率最小，在近日点b的速率最大。太阳远日点a近日点bt1t4t3t2第一节万有引力定律及引力常量的测定（2）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开普勒开普勒第三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第一节万有引力定律及引力常量的测定开普勒开普勒第三定律所有行星的轨道的半长轴的三次方跟公转周期（3）所有行星的椭圆轨道的长半轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等（开普勒第三定律/周期定律）地球·太阳R数学表达式：T2R3=K其中R是椭圆轨道的长半轴，T是行星绕太阳公转的周期，K是一个与行星无关的常量。第一节万有引力定律及引力常量的测定（3）所有行星的椭圆轨道的长半轴的三次地球·太阳R数学表达式巩固练习第一节万有引力定律及引力常量的测定１、关于行星绕太阳运动的下列说法中正确的是（）

A、所有行星都在同一椭圆轨道上绕太阳运动。

B、行星绕太阳运动时太阳位于行星轨道的中心处。

C、离太阳越近的行星运动周期越长。

D、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。D巩固练习第一节万有引力定律及引力常量的测定１、关于行星绕2.太阳系中的九大行星均在各自的轨道上绕太阳运动，若设它们的轨道为圆形，若有两颗行星的轨道半径比为R1：R2=2：1，他们的质量比为M1：M2=4：1，求它们绕太阳运动的周期比T1：T2？解：即第一节万有引力定律及引力常量的测定2.太阳系中的九大行星均在各自的轨道上绕太解：即第一节万二.万有引力定律的发现1.科学家对行星运动原因的各种猜想2.牛顿总结了地球对地面上的物体的引力、太阳对行星的引力、以及行星对卫星的引力，都遵守相同的规律，是同一性质的力。牛顿把这种引力规律做了推广，在1687年发表了万有引力定律。3.万有引力定律内容——任何两个物体都是相互吸引的，引力的方向沿两物体的连线，引力的大小与两个物体质量的乘积成正比，与他们的距离的平方成反比。其数学表达式为：第一节万有引力定律及引力常量的测定二.万有引力定律的发现1.科学家对行星运动原因的各种猜想2.万有引力定律：第一节万有引力定律及引力常量的测定3.r是两个物体间的距离：均匀球体指球心间距离对于相距很远可看做质点的物体，指质点间的距离在均匀球体内部所受万有引力为零【说明】1.m1和m2表示两个物体的质量；2.G为引力常数。G=6.67×10－11

N·m2/kg2G的物理意义——两质量各为1kg的物体相距1m时万有引力的大小。万有引力定律的适用条件：适用于两个质点或者两个均匀球体之间的相互作用。（两物体为均匀球体时，r为两球心间的距离）万有引力定律：第一节万有引力定律及引力常量的测定3.r是【例题】两个100kg的人站在水平地面上，这两个人之间的距离为1m，试用万有引力定律估算两人之间的引力。解：≈6.67×10-7N

【例题】两个100kg的人站在水平地面上，这两个人之间的距离引力常量的测定——卡文迪许扭秤G=6.67×10－11

N·m2/kg2第一节万有引力定律及引力常量的测定引力常量的测定——卡文迪许扭秤G=6.67×10－11N·引力常量的物理意义——它在数值上等于两个质量都是1kg的物体相距1m时的相互作用力。

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各种事物。第一节万有引力定律及引力常量的测定引力常量的物理意义第一节万有引力定律及引力常量的测定【例题】第一节万有引力定律及引力常量的测定已知月球绕地球运行周期T=27.3d，月球与地球的平均距离R约为38万公里，试用万有引力定律估算地球质量M。【例题】第一节万有引力定律及引力常量的测定已知月球绕地球银河系银河系行星绕太阳运动行星绕太阳运动万有引力定律及引力常量的测定课件§5.1万有引力定律及引力常量的测定第五章万有引力定律及其应用§5.1万有引力定律第五章万有引力定律及其应用第一节万有引力定律及引力常量的测定一.天体究竟做怎样的运动——“地心说”和“日心说”1.地心说：托勒密(90-168)ClaudiusPeolemy——在古代，以希腊亚里士多德为代表，认为地球是宇宙的中心。其它天体则以地球为中心，在不停地运动。这种观点，就是“地心说”。公元二世纪，天文学家托勒密，把当时天文学知识总结成宇宙的地心体系，发展完善了“地心说”，描绘了一个复杂的天体运动图象。第一节万有引力定律及引力常量的测定一.天体究竟做怎样的运地心说:认为地球是宇宙的中心，地球是静止不动，太阳、月亮及其他行星都绕地球运动.代表人物是古希腊学者托勒密.地心说第一节万有引力定律及引力常量的测定地心说:认为地球是宇宙的中心，地球是静止不动，太阳、月亮及其哥白尼(1473～1543)波兰天文学家,他在1510年写成的《浅说》初稿中指出:太阳是宇宙的中心体,地球与行星都绕太阳运动,只有月亮才绕地球运动,1530年终于完成了日心说的建立工作,于1543年3月《天体运动学》书名出版,否定了在西方统治1千多年的地心说.第一节万有引力定律及引力常量的测定2.日心说：哥白尼(1473-1543)NicolausCopernicus

哥白尼(1473～1543)波兰天文学家,他在1510年写日心说:认为太阳是宇宙的中心，地球、月亮及其他行星都在绕太阳运动。代表人物是波兰天文学家哥白尼.日心说第一节万有引力定律及引力常量的测定日心说:认为太阳是宇宙的中心，地球、月亮及其他行星都在绕太阳二、人们对行星运动的研究1、古人把天体运动看得十分神圣，他们认为天体的运动不同于地面上物体的运动，天体做的是最完美、最和谐的匀速圆周运动。2、开普勒的导师第谷，丹麦伟大的天文学家,他对天体运动的看法与其他古人一样，也认为天体在做匀速圆周运动。并对行星的运动做了长达20多年的观察,记录了大量的数据。既然行星是绕太阳运动的,那么行星是做什么样的运动呢?3、开普勒是第谷的学生,第谷去世后他继承了第谷的工作,他接受日心说观点,并对第谷记录的数据进行了长时间的大量的数学运算,总结出了太阳行星的运动规律,发表了著名的开普勒三定律。第一节万有引力定律及引力常量的测定二、人们对行星运动的研究1、古人把天体运动看得十分神圣，他们◎丹麦天文学家，精于观测。◎1572年，他观测到仙后座出现了一颗过去从来没见过的亮星。◎1601年，第谷临终前，把自己毕生对火星的观测资料全部留给了开普勒，委托他进行整理研究。第谷（丹麦）仙后座的新星爆发第一节万有引力定律及引力常量的测定◎丹麦天文学家，精于观测。第谷（丹麦）仙后座的新星爆发第一节开普勒（德国）◎在天文学史上，开普勒享有“天空立法者”的盛誉。◎开普勒观念的基础是日心说。◎1609年和1619年发表了行星运动的三个定律。第一节万有引力定律及引力常量的测定开普勒（德国）◎在天文学史上，开普勒享有“天空立法者”的盛誉万有引力定律及引力常量的测定课件三、开普勒三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椭圆，太阳处在所有椭圆的一个焦点上第一节万有引力定律及引力常量的测定三、开普勒三定律开普勒开普勒第一定律所有的行星围绕太（1）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（开普勒第一定律/轨道定律）第一节万有引力定律及引力常量的测定（1）所有的行星围绕太阳运动的轨道都第一节万有引力定律及开普勒开普勒第二定律

对于每一个行星而言，太阳和行星的联线在相等的时间内扫过相等的面积第一节万有引力定律及引力常量的测定开普勒开普勒第二定律对于每一个行星而言，太阳和行星的联（2）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（开普勒第二定律/面积定律）用公式表示为：

SAB=SCD=SEK由此可见：行星在远日点a的速率最小，在近日点b的速率最大。太阳远日点a近日点bt1t4t3t2第一节万有引力定律及引力常量的测定（2）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开普勒开普勒第三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第一节万有引力定律及引力常量的测定开普勒开普勒第三定律所有行星的轨道的半长轴的三次方跟公转周期（3）所有行星的椭圆轨道的长半轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等（开普勒第三定律/周期定律）地球·太阳R数学表达式：T2R3=K其中R是椭圆轨道的长半轴，T是行星绕太阳公转的周期，K是一个与行星无关的常量。第一节万有引力定律及引力常量的测定（3）所有行星的椭圆轨道的长半轴的三次地球·太阳R数学表达式巩固练习第一节万有引力定律及引力常量的测定１、关于行星绕太阳运动的下列说法中正确的是（）

A、所有行星都在同一椭圆轨道上绕太阳运动。

B、行星绕太阳运动时太阳位于行星轨道的中心处。

C、离太阳越近的行星运动周期越长。

D、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。D巩固练习第一节万有引力定律及引力常量的测定１、关于行星绕2.太阳系中的九大行星均在各自的轨道上绕太阳运动，若设它们的轨道为圆形，若有两颗行星的轨道半径比为R1：R2=2：1，他们的质量比为M1：M2=4：1，求它们绕太阳运动的周期比T1：T2？解：即第一节万有引力定律及引力常量的测定2.太阳系中的九大行星均在各自的轨道上绕太解：即第一节万二.万有引力定律的发现1.科学家对行星运动原因的各种猜想2.牛顿总结了地球对地面上的物体的引力、太阳对行星的引力、以及行星对卫星的引力，都遵守相同的规律，是同一性质的力。牛顿把这种引力规律做了推广，在1687年发表了万有引力定律。3.万有引力定律内容——任何两个物体都是相互吸引的，引力的方向沿两物体的连线，引力的大小与两个物体质量的乘积成正比，与他们的距离的平方成反比。其数学表达式为：第一节万有引力定律及引力常量的测定二.万有引力定律的发现1.科学家对行星运动原因的各种猜想2.万有引力定律：第一节万有引力定律及引力常量的测定3.r是两个物体间的距离：均匀球体指球心间距离对于相距很远可看做质点的物体，指质点间的距离在均匀球体内部所受万有引力为零【说明】1.m1和m2表示两个物体的质量；2.G为引力常数。G=6.67×10－11

N·m2/kg2G的物理意义