《万有引力定律》参考课件2

第一节万有引力定律

在公年前4世纪，古希腊亚里士多德认为：地球是宇宙的中心，静止不动，其它天体则以地球为中心，在不停地绕其运动。1.地心说：托勒密(90-168)

公元二世纪，古希腊天文学家托勒密发展完善了“地心说”，描绘了一个复杂的天体运动图象。《天文学大成》一.天体究竟做怎样的运动托勒密的“地心说”行星运行图一.天体究竟做怎样的运动地心说能解释哪些现象？有什么意义?2.日心说：哥白尼(1473-1543)——近代天文学的奠基人

到了16世纪波兰天文学家哥白尼认为：太阳不动，处于宇宙的中心，地球和其它行星绕太阳转，——“日心说”。《天体运行论》

代表人物：哥白尼、伽利略、开普勒、布鲁诺。一.天体究竟做怎样的运动一.天体究竟做怎样的运动哥白尼的“日心说”行星运行图日心说能解释哪些现象？有什么积极的意义？一.天体究竟做怎样的运动

哥白尼“日心说”冲破了中世纪教会神学对人们思想的禁锢，使人类对宇宙的认识迈出了最艰难而又重要的一步。--不畏权威，坚持真理！

在真理面前我不会退半步——

布鲁诺一.天体究竟做怎样的运动

无论是“地心说”还是“日心说”所描绘出行星运动的轨迹有什么共同特点，运动性质如何？——完美的匀速圆周运动（建立研究模型）真的是哪么完美的匀速圆周运动吗？第谷（丹麦）四年多的刻苦计算↓二十年的精心观测↓否定19种假设↓↓行星轨道为椭圆无论“地心说”还是“日心说”认为天体运动匀速圆周运动……怎么回事呢……火星运行轨道有8分的误差

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←一.天体究竟做怎样的运动3.开普勒行星运动规律⑴、开普勒第一定律(椭圆轨道定律)RFF地球太阳3.开普勒三大行星运动定律开普勒所有的行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳位于椭圆的一个焦点上。

注：1、不同行星椭圆轨道不同。2、多数大行星的轨道十分接近圆。一.天体究竟做怎样的运动每一个行星和太阳的连线在相等的时间内扫过相同的面积。⑵开普勒第二定律(面积定律)问：在近日点的速度快？还是远日点的速度快？一.天体究竟做怎样的运动行星绕太阳公转周期的平方和轨道的半长轴的立方成正比。

（3）开普勒第三定律(周期定律)比值k与行星无关,与中心天体有关，不同的中心天体k

一般不同。半长轴RFF地球太阳一.天体究竟做怎样的运动一.天体究竟做怎样的运动回顾人类对天体运动的探索历程:——漫长、艰辛、曲折事实矛盾第谷（丹麦）日心说哥白尼（波兰）地心说托勒密（古希腊）圆周模型托勒密/哥白尼开普勒(德国）修正模型开普勒行星运动三大规律开普勒(德国）什么原因使行星在各自的轨道上运动？二.万有引力定律的发现—提出问题二.万有引力定律的发现—猜想假设二.万有引力定律的发现—逻辑推理①为什么苹果不飞上天而要落在地上呢？苹果受到地球对它的力的作用。（生活中不明白的事情启发了思考）.②如果苹果树长得很高，苹果是否也会落下？应该会落下，一个物体抛得再高都会落下。（这是思维的延续：说明苹果下落与高度无关）③如果苹果树长成与月亮一样高，苹果是否也会落到地球上？既然苹果下落与高度无关，理应如此。（这是他思维的一个飞跃，对前一认识的逐步深入）④月亮挂在天边，不是很像一个大苹果吗？为什么它不落到地球上呢？（思路暂时中断，但是将月亮与苹果类比起来）二.万有引力定律的发现—逻辑推理⑤牛顿又想到，在山顶水平抛出一苹果，苹果由于受到地面的引力作用，所以以曲线轨道落到地面上。抛出的速度越大，苹果落得越远。（通过生活中的实例，发现这两件事间的某种相似）⑥如果苹果抛出的速度非常大，它就会飞出地球，绕地球转动，甚至永远不会落到地面上。（思维的再一次飞跃，这一飞跃是靠理性和数学思维得以实现的）⑦这样绕地球转动的苹果多像月球啊。可见苹果与月亮均受到地球对它们引力作用（地上和天上的“力”联系起来了），但由于它们在做圆周运动，离心倾向使它们不会落到地面上。⑧牛顿由月亮又想到了围绕太阳转动的行星，他们的原理和月亮绕地球一样，他们之间都有一种相互吸引的力。他得出了一个结论：这种引力存在于任何两个物体之间。至此牛顿基本形成了万有引力的思想。二.万有引力定律的发现—数学运算、实践检验

牛顿在前人研究的基础上，凭借他超凡的数学能力推理运算和实践检验，提出了万有引力定律。

宇宙间任意两个有质量的物体间都存在相互吸引力，其大小与两物体的质量乘积成正比，与它们间距离的平方成反比。思考：（1）谁都见过苹果落地，但为何只有牛顿以从中悟出道理呢？（2）胡克、哈雷的认识相当接近万有引力的表述，但他们为何没能提出万有引力定律？科学探究不仅要有想象力还要有必要的数学家知识归纳万有引力定律发现的科学探究方法：二.万有引力定律的发现猜想假设逻辑推理

数学推算、实践检验得出结论万有引力定律提出问题1.内容：宇宙间任意两个有质量的物体间都存在相互吸引力，其大小与两物体的质量乘积成正比，与它们间距离的平方成反比。2.表达式：3.引力常数：4.适用条件：适用于两个质点间的万有引力大小计算，对于质量分布均匀的球体，r就是它们球心间的距离两个物体中心之间的距离二.万有引力定律的发现—得出结论5.对万有引力的理解：普遍性：任何客观存在的有质量的物体之间都存在着这种吸引力。相互性：两个物体相互作用的引力是一对作用力与反作用力，它们等大反向，分别作用于两个物体上。宏观性：对质量巨大的天体间才现实的意义；分析地球表面物体受力时不需考虑。特殊性：两个物体间的万有引力只与它们本身质量有关；与它们间的距离有关。而与空间的性质无关，也与周期及其他物体无关。三.万有引力定律万有引力定律是17世纪自然科学的最伟大发现之一，它为研究天体运动提供了理论依据，使人类对宇宙的探索从被动描述变成主动的发现。6.万有引力定律发现的重要意义：它对物理学、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起来；对科学文化发展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信心，人们有能力理解天地间的各种事物。万有引力定律的物理意义卡文迪许卡文迪许(HenryCavendish，1731.10.10.～1810.3.10.)英国化学家、物理学家。公元1731年10月10日生于法国尼斯。1749—1753年期间在剑桥彼得豪斯学院求学。在伦敦定居后，卡文迪许在他父亲的实验室中当助手，做了大量的电学、化学研究工作。他的实验研究持续达50年之久。1760年卡文迪许被选为伦敦皇家学会成员，1803年又被选为法国研究院的18名外籍会员之一。卡文迪许

1.如图所示，两球的半径分别为r1和r2，均小于r，两球质量分布均匀，大小分别为m1、m2，则两球间的万有引力大小为（）A、Gm1m2/r2

B、Gm1m2/r12

C、Gm1m2/(r1＋r2)2

D、Gm1m2/(r1＋r2＋r)22.关于万有引力定律说法正确的是（）

A、天体间万有引力与它们的质量成正比，与他们之间的距离成反比

B、任何两个物体都是相互吸引的，引力的大小跟两个物体的质量的乘积成正比，跟他们的距离的平方成反比

C、万有引力与质量、距离和万有引力常量都成正比

D、万有引力定律对质量大的物体适用，对质量小的物体不适用

3.要使两物体间万有引力减小到原来的1/4，可采用的方法是(

)

A、使两物体的质量各减少一半，距离保持不变

B、使两物体间距离增至原来的2倍，质量不变

C、使其中一个物体质量减为原来的1/4，距离不变

D、使两物体质量及它们之间的距离都减为原来的1/4

A、由于半块砖的质量是整块砖的一半，故半块砖的重力加速度是整块砖的2倍

B、由于半块砖的重力是整块砖的一半，故半块砖的重力加速度是整块砖的一半

C、同一地点的半块砖与整块砖的重力加速度相同，与其质量、重力无关

D、无法确定二者间的关系