自然科学基础物理课件2-4行星的运动万有引力定律学习资料

InsertLOGO2.4行星的运动万有引力定律1、地心说代表人物：托勒密观点：地球是宇宙的中心，是静止不动的，太阳、月亮以及其他行星都绕地球运动。一、行星的运动2、日心说代表人物：哥白尼观点：太阳是静止不动的，地球和其他行星都在绕太阳做匀速圆周运动。哥白尼(波兰）（符合人们的直接经验）3、日心说的进一步完善天才观察者：第谷·布拉赫

把天体位置测量的误差由10/减少到2/第谷（丹麦）(2)开普勒：真理超出希望开普勒行星运动三定律[探究1]

行星运动绕太阳运动的轨道是什么形状？地球圆？年份春分夏至秋分冬至20043/206/219/2312/2120053/206/219/2312/2120063/216/219/2312/21秋冬两季比春夏两季时间短春92天夏94天秋89天冬90天第谷（丹麦）开普勒（德国）四年多的刻苦计算↓二十年的精心观测↓8分的误差

→←否定19种假设↓↓行星轨道为椭圆若是匀速圆周运动……

假设地球绕太阳的运动是一个椭圆运动,太阳在焦点上,根据曲线运动的特点，得在秋分到冬至再到春分的时间比从春分到夏至再到秋分的时间短，所以秋冬两季比春夏两季要短。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。开普勒第一定律：

所有行星绕太阳的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上（轨道定律）。开普勒行星运动规律焦点太阳焦点●开普勒第二定律：对任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等的时间内扫过相等的面积（面积定律）。开普勒行星运动规律远处速度慢近处速度快开普勒第三定律：所有行星的椭圆轨道的半长轴的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等（周期定律）。表达式：a3T2=k半长轴行星绕太阳公转的周期

k值与中心天体有关，而与环绕天体无关探究2：行星半长轴(x106km)公转周期(天)K值水星5787.973.36×1018金星1082253.35×1018地球1493653.31×1018火星2286873.36×1018木星7784333土星142610759天王星286930686海王星449560188同步卫星0.04241月球0.384427.322

观察八大行星图思考2、金星与地球都在绕太阳运转,那么金星上的一天肯定比24小时短吗?1、海王星离太阳“最远”，绕太阳运动的公转周期最长，对吗？对肯定苹果落地

苹果落地、高处物体落地、月亮绕地旋转……这些现象引起了牛顿的沉思。如果你是牛顿，你会怎样解释？

是什么力量使行星保持在环绕太阳运行的轨道上？

又是什么力量使月球保持在环绕地球运行的轨道上？

为什么这只打中我脑袋的苹果会坠落到地上？

又是什么力使得地面的物体不能离开地球而总要落回地面呢？行星与太阳之间的引力使得行星不能飞离太阳是什么力量使行星保持在环绕太阳运行的轨道上？地球吸引苹果的力会不会与上述力是同一种力呢？又是什么力量使月球保持在环绕地球运行的轨道上？月球、地球也是天体，运动情况跟行星绕太阳运动类似，猜想：地球对月球的引力使月球保持在绕地球运行的轨道上。牛顿的猜想：

拉住月球使它围绕地球运动的力，与拉着苹果下落的力，以及地球、众行星与太阳之间的作用力也许真的是同一种力，遵循相同的规律这种力可能都遵从与距离平方成反比的关系。验证：月-----地检验月球公转的向心加速度等于地面附近加速度（自由落体加速度）的1/602。月球到地球的距离为地球半径的60倍

1、理论推导：根据上述验证原理，求得月球运动的向心加速度：

a=g/602

=9.8/3600m/s2

=2.7x10-3m/s22、实际测量：在牛顿时代，能较精确地测定月球与地球的距离r,月球公转周期T。月球绕地球做匀速圆周运动的向心加速度：

r=60r地=3.84x108m,

T=27.3天=27.3x24x3600s=2.36x106s

a=ω2r=4π2r/T2两种计算结果一致！“天上”“人间”的力是相同性质的力=4x3.142x3.84x108/(2.36x106)2=2.7x10-3m/s2牛顿作了更大胆的猜想：任意两个物体间都存在着相互引力。

于是这个结论被推广到宇宙中的一切物体之间。问题1：太阳与行星间有引力作用，地球与月球间有引力作用，地球与地面上的物体间也有引力作用。那么，地面上的物体之间是否存在引力作用？问题2：若两个物体间有引力作用，为什么两个物体没有在引力作用下紧靠在一起？m2m1FFr二、万有引力定律自然界中的任何两物体都相互吸引，引力的大小与物体的质量m1和m2的乘积成正比，与它们之间的距离r的二次方成反比，即1.内容：2.公式3、理解：（1）任何两物体间存在万有引力。（2）r的含义：指质点间的距离引力常量：G=6.67×10-11Nm2/kg21、自然界中任何两个物体都是互相吸引的,为什么我们没有感到周围的同学有吸引自己的力？请估算：质量都为50Kg，相距1m的两个人间的万有引力的大小FGm'mr2=解：=6.67×10-11N·m2/kg×50Kg×50Kg（1m）2=1.67×10-7N三、引力常量的测量——扭秤实验【思考】对于一个十分微小的物理量该采用