高一物理萬有引力定律

1、高一物理萬有引力定律地心說地心說地球是宇宙的中心，它是靜止不動的，太陽、月球和其它行星都圍繞地球運動。代表人物：代表人物：AristotleAristotle、TolemiTolemi 日心說日心說：太陽是宇宙的中心，地球、月球和其它行星都圍繞太陽公轉(zhuǎn)，并且自轉(zhuǎn)著。 代表人物：Copernieus 、Tycho.Brahe、 Bruno 、Kepler 、Galilei、 認為地球是宇宙中心，地球不動認為地球是宇宙中心，地球不動太陽和行星圍繞地球做圓周運動太陽和行星圍繞地球做圓周運動符合經(jīng)驗和宗教觀點符合經(jīng)驗和宗教觀點不能解決很多現(xiàn)實問題不能解決很多現(xiàn)實問題認為太陽是宇宙中心，太陽不動認為太陽

2、是宇宙中心，太陽不動一切行星繞太陽做勻速圓周運動一切行星繞太陽做勻速圓周運動布魯諾、哥白尼布魯諾、哥白尼 、第谷、開普勒第谷、開普勒本身不夠完美，難以本身不夠完美，難以解釋有關星體運動解釋有關星體運動簡明、和諧的自然規(guī)律簡明、和諧的自然規(guī)律數(shù)學、觀察的科學依據(jù)數(shù)學、觀察的科學依據(jù)地心說地心說日心說日心說 代表人物代表人物 觀觀 點點 存在基礎存在基礎 困困 難難學學 說說類類 別別亞里斯多德、托勒密亞里斯多德、托勒密 德國天文學家開普勒是日心說的忠實信仰者，對行星作圓周運動的描述時，發(fā)現(xiàn)與他的導師丹麥的天文學家第谷的觀察值有8/的誤差，他相信老師的觀察是正確的，從而懷疑火星的軌跡是否為圓，在觀

3、測和核算的基礎上，經(jīng)過分析提出了開普勒三定律 。開開 普普 勒勒 定定 律律1 1、開普勒第一定律、開普勒第一定律( (橢圓軌道定律橢圓軌道定律) ) 所有的行星分別在大小不同的橢圓所有的行星分別在大小不同的橢圓軌道上圍繞太陽運動軌道上圍繞太陽運動, ,太陽是在這些橢圓太陽是在這些橢圓的一個焦點上的一個焦點上. . 開普勒第二定律開普勒第二定律( (面積定律面積定律) ) 太陽和行星的聯(lián)線在相等的時間內(nèi)太陽和行星的聯(lián)線在相等的時間內(nèi)掃過相等的面積掃過相等的面積. . EKCDABSSS開普勒第三定律開普勒第三定律( (周期定律周期定律) ) 所有行星的橢圓軌道的半長軸的三次所有行星的橢圓軌道的

4、半長軸的三次方跟公轉(zhuǎn)周期的平方的比值都相等方跟公轉(zhuǎn)周期的平方的比值都相等. . R R：表示半長軸表示半長軸b bkTR23科學家對行星運動的各種猜想科學家對行星運動的各種猜想萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)蘋果落地的思考蘋果落地的思考牛頓第三定律牛頓第三定律221rmmGF 萬有引力定律萬有引力定律 宇宙間任一兩個有質(zhì)量的物體之間都存在相宇宙間任一兩個有質(zhì)量的物體之間都存在相互吸引力互吸引力，引力的大小跟這兩個物體的質(zhì)量的乘，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。積成正比，跟它們的距離的二次方成反比。221rmmGF 適用條件適用條件: :質(zhì)點間的相互作用

5、，質(zhì)點間的相互作用，r r為質(zhì)心間的為質(zhì)心間的距離距離兩個質(zhì)量分布均勻的球體，兩個質(zhì)量分布均勻的球體，r r為兩為兩球心間的距離球心間的距離引力常量引力常量G=6.67G=6.671010112112/kg/kg2 2卡文迪許實驗卡文迪許實驗對萬有引力定律的理解對萬有引力定律的理解: :萬有引力定律不僅存在于星球間萬有引力定律不僅存在于星球間, ,任何客觀任何客觀存在的有質(zhì)量的物體之間都存在著這種相互吸引力存在的有質(zhì)量的物體之間都存在著這種相互吸引力2 2. .萬有引力的相互性萬有引力的相互性: :兩個相互作用的引力是一對作用力與反作兩個相互作用的引力是一對作用力與反作用力用力, ,它們大小相

6、等它們大小相等, ,方向相反方向相反, ,分別作用于兩個物體上分別作用于兩個物體上. .3.3.萬有引力定律的宏觀性萬有引力定律的宏觀性: :在通常情況下在通常情況下, ,萬有引力非常小萬有引力非常小, ,只有只有在質(zhì)量巨大的星球間或天體與天體附近的物體間在質(zhì)量巨大的星球間或天體與天體附近的物體間, ,它的存在才它的存在才有實際的意義有實際的意義, ,故在分析地球表面物體的受力時故在分析地球表面物體的受力時, ,不考慮地面物不考慮地面物體對地球的萬有引力體對地球的萬有引力, ,只考慮地球?qū)Φ孛嫖矬w的引力只考慮地球?qū)Φ孛嫖矬w的引力4.4.萬有引力定律的特殊性萬有引力定律的特殊性: :兩個物體間的

7、萬有引力只與它們的質(zhì)兩個物體間的萬有引力只與它們的質(zhì)量有關量有關, ,與它們間的距離有關與它們間的距離有關, ,而與所在空間的性質(zhì)無關而與所在空間的性質(zhì)無關萬有引力定律發(fā)現(xiàn)的意義萬有引力定律發(fā)現(xiàn)的意義1.1.萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)，是萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)，是1717世紀自然科世紀自然科學最偉大的成果之一第一次揭示了自然界學最偉大的成果之一第一次揭示了自然界中一種基本相互作用的規(guī)律，在人類認識中一種基本相互作用的規(guī)律，在人類認識自然的歷史上樹立了一座里程碑自然的歷史上樹立了一座里程碑. . 2. 2.萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)萬有引力定律的發(fā)現(xiàn), ,在文化發(fā)展史上也在文化發(fā)展史上也有重要的意義有重要的意義.

8、. 人們有能力理解天地間的各人們有能力理解天地間的各種事物種事物. .這種信心解放了人們的思想，在科這種信心解放了人們的思想，在科學文化的發(fā)展上起到了積極的推動作用學文化的發(fā)展上起到了積極的推動作用. . 重力與萬有引力重力與萬有引力 物體物體A A受到地球的萬有引受到地球的萬有引力力F F，方向指向地心方向指向地心OO。由于地球的自轉(zhuǎn)，地球由于地球的自轉(zhuǎn)，地球上的物體隨之做圓周上的物體隨之做圓周運動，所需要的向心運動，所需要的向心力力F F1 1是由萬有引力的是由萬有引力的分力提供的，分力提供的，F(xiàn) F1 1=m=m2 2r. r.它的另一個分力它的另一個分力F F2 2就是物體就是物體的重

9、力。只有當物體在兩極時重力才等于的重力。只有當物體在兩極時重力才等于萬有引力，在地球的其它地方重力均小于萬有引力，在地球的其它地方重力均小于萬有引力。萬有引力。r rA AF FF F2 2F F1 1R R課后練習課后練習m m的物體放到地球的中心的物體放到地球的中心, ,地球質(zhì)量為地球質(zhì)量為M,M,半徑為半徑為R,R,則物體與地球間的萬有引力是則物體與地球間的萬有引力是( )( )A.A.零零 B.B.無窮大無窮大 C.C.2RMmGD.D.無法確定無法確定2.2.關于行星的運動關于行星的運動, ,以下說法正確的是以下說法正確的是( )( ) A A A.A.行星軌道的半長軸越長行星軌道的

10、半長軸越長, ,自轉(zhuǎn)周期就越大自轉(zhuǎn)周期就越大B.B.行星軌道的半長軸越長行星軌道的半長軸越長, ,公轉(zhuǎn)周期越大公轉(zhuǎn)周期越大C.C.水星的半長軸最短水星的半長軸最短, ,公轉(zhuǎn)周期最大公轉(zhuǎn)周期最大D.D.冥王星離太陽冥王星離太陽“最遠最遠”, ,繞太陽運動的公轉(zhuǎn)周期最長繞太陽運動的公轉(zhuǎn)周期最長BDBDr,r,兩求得質(zhì)量分布均勻兩求得質(zhì)量分布均勻, ,分分別為別為m m1, 1, m m2,2,則兩球的萬有引力為則兩球的萬有引力為 ( ) ( )o o1 1r r1 1o o2 2r r2 2r r221.rmmGA2121.rmmGB22121)(.rrmmGC 232121)(.rrrmmGD

11、D D4. 4.把太陽系各行星的運動近似看成勻速圓周運動，則把太陽系各行星的運動近似看成勻速圓周運動，則離太陽越遠的地方離太陽越遠的地方A.A.周期越小周期越小 B.B.線速度越小線速度越小C.C.角速度越小角速度越小 D.D.加速度越小加速度越小 ( ( BCD )BCD )5.5.靜止在地球表面跟隨地球自轉(zhuǎn)的物靜止在地球表面跟隨地球自轉(zhuǎn)的物體體 ，一共受到以下哪組力的作用（，一共受到以下哪組力的作用（ ）A A、萬有引力萬有引力 、彈力、向心力、彈力、向心力B B、萬有引力萬有引力 、彈力、彈力C C、萬有引力萬有引力 、 向心力、重力向心力、重力D D、萬有引力萬有引力 、 重力、彈力重

12、力、彈力 在地球表面不同位置的物體在地球表面不同位置的物體受到的重力大小是否相同受到的重力大小是否相同, ,受到支持力受到支持力呢呢? ?6.6.下列說法正確的是（下列說法正確的是（ ）A A、地球是宇宙的中心，太陽和其它行地球是宇宙的中心，太陽和其它行星都繞地球運動。星都繞地球運動。B B、太陽是靜止不動的，地球和其它行太陽是靜止不動的，地球和其它行星都繞太陽運動。星都繞太陽運動。C C、地球是繞太陽運動的一顆行星。地球是繞太陽運動的一顆行星。D D、日心說和地心說都是不對的。日心說和地心說都是不對的。7.7.下列關于人造地球衛(wèi)星的向心力下列關于人造地球衛(wèi)星的向心力F F與軌道半與軌道半徑徑

13、R R的說法正確的是（的說法正確的是（ ）A A、由由F=GMm/RF=GMm/R2 2 可知向心力可知向心力F F與與R R2 2成反比。成反比。B B、由由F=mVF=mV2 2/R /R 可知向心力可知向心力F F與與R R成反比。成反比。C C、由由F=m F=m 2 2 R R可知向心力可知向心力F F與與R R成正比。成正比。D D、由由F=mV F=mV 可知向心力可知向心力F F與與R R無關。無關。8.8.下列關于公式下列關于公式 中中K K的的說法正確的是（說法正確的是（ ）A A、K K是一個普適恒量，對衛(wèi)星、行是一個普適恒量，對衛(wèi)星、行星運動都相同。星運動都相同。B B

14、、K K是一個對不同行星有不同值的是一個對不同行星有不同值的常數(shù)。常數(shù)。C C、對行星繞太陽運動，對行星繞太陽運動，K K與太陽的與太陽的質(zhì)量有關。質(zhì)量有關。D D、對行星繞太陽運動，對行星繞太陽運動，K K與行星的與行星的質(zhì)量有關。質(zhì)量有關。R R3 3T2= k9.9.如圖，在與一質(zhì)量為如圖，在與一質(zhì)量為M M，半徑為半徑為R R，密度均勻的球體距離為密度均勻的球體距離為R R處有一質(zhì)量處有一質(zhì)量為為m m的質(zhì)點，此時的質(zhì)點，此時M M對對m m的萬有引力為的萬有引力為F F1 1，當從球當從球M M中挖去一個半徑為中挖去一個半徑為R/2R/2的小的小球體時，剩余部分對球體時，剩余部分對m

15、 m的萬有引力為的萬有引力為F F2 2，則則F F1 1與與F F2 2之比為多少？之比為多少？R RmM點撥：點撥：F F1 1為一個勻質(zhì)實心球為一個勻質(zhì)實心球?qū)|(zhì)點的吸引力，對質(zhì)點的吸引力，F(xiàn) F2 2是一個是一個不規(guī)則物體對質(zhì)點不規(guī)則物體對質(zhì)點m m的萬有引力，由于挖去部分是一勻質(zhì)實心的萬有引力，由于挖去部分是一勻質(zhì)實心球，所以可先計算挖去部分對質(zhì)點的萬有引力球，所以可先計算挖去部分對質(zhì)點的萬有引力F F2 2 ，再根據(jù)再根據(jù)力的疊加原理用力的疊加原理用F F1 1減去挖去部分對質(zhì)點的引力減去挖去部分對質(zhì)點的引力F F2 2 ，即可得即可得F F2 2，R解解: :當球是實心時，當球是實心時，M M對對m m的萬有引力為的萬有引力為F F1 1=GMm/=GMm/（2R2R）2 2 =GMm/=GMm/（4R4R2 2）實球?qū)嵡騇 M的引力的引力F1F1可看成兩個力的疊加：剩余部分對可看成兩個力的疊加：剩余部分對m m的引力的引力F F2 2與與半徑