太陽與行星間的引力PPT課件精編版

1、32akT開普勒三定律開普勒三定律所有行星都分別在大小不同的橢圓所有行星都分別在大小不同的橢圓軌道上圍繞太陽運動，太陽是在這軌道上圍繞太陽運動，太陽是在這些橢圓的一個焦點上些橢圓的一個焦點上;開普勒第二定律開普勒第二定律面積定律面積定律對每個行星來說，太陽和行星的連對每個行星來說，太陽和行星的連線在相等的時間掃過相等的面積線在相等的時間掃過相等的面積;開普勒第三定律開普勒第三定律周期定律周期定律所有行星的軌道的半長軸的三次方所有行星的軌道的半長軸的三次方跟公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等跟公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等.太陽太陽行星行星bva 行星為什么繞太陽如此和諧而又行星為什么繞太陽如此和諧而又

2、有規(guī)律地做橢圓運動？有規(guī)律地做橢圓運動？ 伽利略伽利略開普勒開普勒笛卡爾笛卡爾胡克胡克牛頓牛頓 (16431727)(16431727)英國著名的物理學家英國著名的物理學家 當年牛頓在前人研究當年牛頓在前人研究的基礎上，并憑借其超凡的基礎上，并憑借其超凡的數(shù)學能力和堅定的信念，的數(shù)學能力和堅定的信念，深入研究，最終發(fā)現(xiàn)了深入研究，最終發(fā)現(xiàn)了萬萬有引力定律有引力定律。牛頓在牛頓在16761676年給友人的信中寫道：年給友人的信中寫道： 如果說我看的比別人更遠，那如果說我看的比別人更遠，那是因為我站在巨人的肩膀上。是因為我站在巨人的肩膀上。太陽太陽行星行星r太陽太陽行星行星a太陽太陽F科科學學探探

3、究究消去消去v2mvFr2 rvT行星運行速度行星運行速度v容易觀測？容易觀測？怎么辦？怎么辦？32rkT224mrFT消去消去T2mFr224kmFr討論討論科科學學探探究究2mFr關系式中關系式中m m是受是受力天體還是施力力天體還是施力天體的質(zhì)量？天體的質(zhì)量？探究探究1: 太陽對行星的引力太陽對行星的引力F 太陽太陽對對行星行星的引力跟的引力跟受受力星體力星體的質(zhì)量成正比，的質(zhì)量成正比，與行星、太陽距離的二與行星、太陽距離的二次方成反比次方成反比.F行星行星Fm Mr科科學學探探究究2mFr探究探究2: 行星對太陽的引力行星對太陽的引力FF行星行星太陽太陽F類比法類比法牛牛 三三2MFr

4、太陽太陽對對行星行星的引力跟的引力跟受受力星體力星體的質(zhì)量成正比，的質(zhì)量成正比，與行星、太陽距離的二與行星、太陽距離的二次方成反比次方成反比.mMr科科學學探探究究2mFr探究探究3: 太陽與行星間的引力太陽與行星間的引力類比法類比法牛牛 三三2MFr牛三牛三2MmFr2MmF=GrG為比例系數(shù)，為比例系數(shù)，與太陽、行星與太陽、行星無關。無關。古人古人觀點觀點牛頓牛頓思考思考理論理論演算演算總結總結規(guī)律規(guī)律建模建模2rMmGF 2rmF 2rMF 理想化理想化類比類比 關于行星對太陽的引力的說法中正確的關于行星對太陽的引力的說法中正確的是（是（ ） A.行星對太陽的引力與太陽對行星的行星對太陽

5、的引力與太陽對行星的引力是同一性質(zhì)的力引力是同一性質(zhì)的力 B.行星對太陽的引力與太陽的質(zhì)量成行星對太陽的引力與太陽的質(zhì)量成正比，與行星的質(zhì)量無關正比，與行星的質(zhì)量無關 C.太陽對行星的引力大于行星對太陽太陽對行星的引力大于行星對太陽的引力的引力 D.行星對太陽的引力大小與太陽的質(zhì)行星對太陽的引力大小與太陽的質(zhì)量成正比，與行星距太陽的距離成反比量成正比，與行星距太陽的距離成反比 A著名的月地檢驗著名的月地檢驗F月球月球r月月R地地 如果是同一種性質(zhì)的力，則如果是同一種性質(zhì)的力，則地球?qū)μO果的力地球?qū)μO果的力和和地球?qū)υ虑虻厍驅(qū)υ虑虻牧Φ牧Χ紤摑M足平方反比關系都應該滿足平方反比關系2=mm gR

6、蘋1蘋地地球?qū)μO果的引力： F2mm ar月2月 月月地球?qū)υ虑虻囊Γ?F22221=60aRRgrr月地地月月所以，只需要證明： 當時已知的一些量：當時已知的一些量： 地表重力加速度：地表重力加速度：g = 9.8m/s2 地球半徑：地球半徑： R = 6400103m 月球周期：月球周期： T = 27.3天天2.36106s 需要驗證：需要驗證：ga36001月？ 計算結果：計算結果：2322/1072. 24smrTa月g36001月球軌道半徑：月球軌道半徑： r 月月 60R (R是地球半徑）是地球半徑）萬有引力定律萬有引力定律 1、定律表述：、定律表述：自然界中任何兩個物體都是互

7、相吸引的，自然界中任何兩個物體都是互相吸引的，引力的大小跟這兩個物體的質(zhì)量的乘積成正比，跟它們引力的大小跟這兩個物體的質(zhì)量的乘積成正比，跟它們的距離的二次方成反比的距離的二次方成反比.1222m mFGr、表達式：3、適用條件：、適用條件：（1）可以看成質(zhì)點的兩個物體）可以看成質(zhì)點的兩個物體（2）兩個質(zhì)量分布均勻的物體）兩個質(zhì)量分布均勻的物體4、G: 引力常量引力常量 6.6710-11Nm2/kg2 (1)引力常量適用于任何兩個物體引力常量適用于任何兩個物體 (2)意義：在數(shù)值上等于兩個質(zhì)量都是意義：在數(shù)值上等于兩個質(zhì)量都是1kg的物體相距的物體相距1m時的相互作用力。時的相互作用力。萬有引

8、力定律的進一步理解萬有引力定律的進一步理解 1普遍性：普遍性：萬有引力是普遍存在于宇宙中的任何有質(zhì)量萬有引力是普遍存在于宇宙中的任何有質(zhì)量的物體（大到天體小到微觀粒子）間的相互吸引力，它的物體（大到天體小到微觀粒子）間的相互吸引力，它是自然界的物體間的基本相互作用之一是自然界的物體間的基本相互作用之一2相互性：相互性：兩個物體相互作用的引力是一對作用力與反兩個物體相互作用的引力是一對作用力與反作用力，符合牛頓第三定律作用力，符合牛頓第三定律3宏觀性：宏觀性：通常情況下，萬有引力非常小，只有在質(zhì)量通常情況下，萬有引力非常小，只有在質(zhì)量巨大的天體間或天體與物體間它的存在才有宏觀的物理巨大的天體間或

9、天體與物體間它的存在才有宏觀的物理意義在微觀世界中，粒子的質(zhì)量都非常小，粒子間的意義在微觀世界中，粒子的質(zhì)量都非常小，粒子間的萬有引力很不顯著，萬有引力可以忽略不計萬有引力很不顯著，萬有引力可以忽略不計4 4、萬有引力相對地面靜物產(chǎn)生、萬有引力相對地面靜物產(chǎn)生兩個效果：兩個效果： 重力、隨地自轉(zhuǎn)向心力重力、隨地自轉(zhuǎn)向心力引力常量引力常量的測量的測量1.16861.1686年牛頓發(fā)現(xiàn)萬有引力定律后，曾經(jīng)設想過年牛頓發(fā)現(xiàn)萬有引力定律后，曾經(jīng)設想過幾種測定引力常量的方法，卻沒有成功幾種測定引力常量的方法，卻沒有成功. .2.2.其間又有科學家進行引力常量的測量也沒有成其間又有科學家進行引力常量的測量

10、也沒有成功功. .3.3.直到直到17891789年，英國物理學家卡文迪許巧妙地利年，英國物理學家卡文迪許巧妙地利用了扭秤裝置，第一次在實驗室里對兩個物體間用了扭秤裝置，第一次在實驗室里對兩個物體間的引力大小作了精確的測量和計算，比較準確地的引力大小作了精確的測量和計算，比較準確地測出了引力常量測出了引力常量 G值的測量：卡文迪許扭秤實驗值的測量：卡文迪許扭秤實驗1.卡文迪許扭稱的測量方法卡文迪許扭稱的測量方法rFrFmmmm 扭秤實驗的物理思想和科學方法：扭秤實驗的物理思想和科學方法：扭秤裝置把微小力扭秤裝置把微小力轉(zhuǎn)變成力矩來反映，扭轉(zhuǎn)角度又通過光標的移動來反轉(zhuǎn)變成力矩來反映，扭轉(zhuǎn)角度又通

11、過光標的移動來反映從而確定物體間的萬有引力映從而確定物體間的萬有引力 rFrFmmmm平面鏡的作用？平面鏡的作用？巧妙證明巧妙證明、精確測量精確測量、第一次第一次.實用價值實用價值開創(chuàng)了測量開創(chuàng)了測量弱力弱力的新時代的新時代 測量的具體過程測量的具體過程: 課堂練習：課堂練習： 1 1、下面正確的是（、下面正確的是（ ）A.A.萬有引力是普遍存在于宇宙間所有具有質(zhì)萬有引力是普遍存在于宇宙間所有具有質(zhì) 量的物體之間的相互作用量的物體之間的相互作用B.B.重力和引力是兩種不同性質(zhì)的力重力和引力是兩種不同性質(zhì)的力C.C.兩物體間距離為零時，萬有引力將無窮大兩物體間距離為零時，萬有引力將無窮大D.D.星球之間，星球之間，r r指運行軌道的平均半徑指運行軌道的平均半徑 2 2、地球質(zhì)量約為月球的、地球質(zhì)量約為月球的8181倍，在登月飛倍，在登月飛船通過地球和月球之間引力船通過地球和月球之間引力F F地船地船=F=F月船月船的的位置時，飛船離月亮中心和地球中心的距位置時，飛船離月亮中心和地球中心的距離比為（離比為（ ）3 3、兩顆行星的質(zhì)量分別為、兩顆行星的質(zhì)量分別為M,mM,m，他們繞，他們繞太陽運行的軌道半徑分別為太陽運行的軌道半徑分別為R,rR,r