吉林省松原市扶余縣第一中學(xué)高一物理 62 太陽(yáng)與行星間的引力 課件

1、6.2 6.2 太陽(yáng)與行星間的引力太陽(yáng)與行星間的引力復(fù)復(fù) 習(xí)習(xí)一、地心說和日心說一、地心說和日心說二、開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律二、開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律第一定律：第一定律：所有行星繞太陽(yáng)的軌道都是橢圓，所有行星繞太陽(yáng)的軌道都是橢圓，太陽(yáng)處在橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上。太陽(yáng)處在橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上。第二定律：第二定律：對(duì)任意一個(gè)行星來說，它與太陽(yáng)的對(duì)任意一個(gè)行星來說，它與太陽(yáng)的連線在相等的時(shí)間內(nèi)掃過相等的面積連線在相等的時(shí)間內(nèi)掃過相等的面積第三定律：第三定律：所有行星的橢圓軌道的半長(zhǎng)軸的三所有行星的橢圓軌道的半長(zhǎng)軸的三次方跟它的公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等。次方跟它的公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等。即即kTa23k k值

2、與中心天體有關(guān)，值與中心天體有關(guān)，而與環(huán)繞天體無關(guān)而與環(huán)繞天體無關(guān) 什么力來維持行星繞太陽(yáng)的什么力來維持行星繞太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)呢？運(yùn)動(dòng)呢？科學(xué)的足跡科學(xué)的足跡。2、牛頓：牛頓：在前人研究的基礎(chǔ)上，憑借他超凡的數(shù)在前人研究的基礎(chǔ)上，憑借他超凡的數(shù)學(xué)能力證明了：如果太陽(yáng)和行星間的引力與距離學(xué)能力證明了：如果太陽(yáng)和行星間的引力與距離的二次方成反比，則行星的軌跡是橢圓的二次方成反比，則行星的軌跡是橢圓.并且闡述并且闡述了普遍意義下的萬有引力定律。了普遍意義下的萬有引力定律。一、太陽(yáng)對(duì)行星的引力一、太陽(yáng)對(duì)行星的引力 1 1、設(shè)行星的質(zhì)量為、設(shè)行星的質(zhì)量為m m，速度為，速度為v v，行星，行星到太陽(yáng)的距離為到

3、太陽(yáng)的距離為r r，則行星繞太陽(yáng)做勻，則行星繞太陽(yáng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力太陽(yáng)對(duì)行星的引力速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力太陽(yáng)對(duì)行星的引力來提供來提供rvF2m追尋牛頓的足跡追尋牛頓的足跡2 2、天文觀測(cè)難以直接得到行星的速度、天文觀測(cè)難以直接得到行星的速度v v，但可以得到行星的公轉(zhuǎn)周期，但可以得到行星的公轉(zhuǎn)周期T TTrv2224TmrF代入代入rvF2m追尋牛頓的足跡追尋牛頓的足跡有有3、根據(jù)開普勒第三定律、根據(jù)開普勒第三定律kTr23krT32224rmkF即即所以所以224TmrF代入代入追尋牛頓的足跡追尋牛頓的足跡4、太陽(yáng)對(duì)行星的引力、太陽(yáng)對(duì)行星的引力 2rmF 224rmkF即即追尋牛頓的足跡追

4、尋牛頓的足跡 太陽(yáng)對(duì)不同行星的引力，與行星的質(zhì)太陽(yáng)對(duì)不同行星的引力，與行星的質(zhì)量成正比，與行星和太陽(yáng)間的距離的二量成正比，與行星和太陽(yáng)間的距離的二次方成反比。次方成反比。二、行星對(duì)太陽(yáng)的引力二、行星對(duì)太陽(yáng)的引力2/rMF 根據(jù)牛頓第三定律，行星對(duì)太陽(yáng)的根據(jù)牛頓第三定律，行星對(duì)太陽(yáng)的引力引力F/應(yīng)滿足應(yīng)滿足追尋牛頓的足跡追尋牛頓的足跡三、太陽(yáng)與行星間的引力三、太陽(yáng)與行星間的引力2rMmF 2rMmGF 概括起來有概括起來有G為比例系數(shù)，與太陽(yáng)、行星的質(zhì)量無為比例系數(shù)，與太陽(yáng)、行星的質(zhì)量無關(guān)關(guān)則太陽(yáng)與行星間的引力大小為則太陽(yáng)與行星間的引力大小為方向：沿著太陽(yáng)和行星的連線方向：沿著太陽(yáng)和行星的連線追

5、尋牛頓的足跡追尋牛頓的足跡說一說說一說 如果要驗(yàn)證太陽(yáng)與行星間的引力如果要驗(yàn)證太陽(yáng)與行星間的引力規(guī)律是否適用于行星與它的衛(wèi)星，規(guī)律是否適用于行星與它的衛(wèi)星，我們需要觀測(cè)這些衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的哪些我們需要觀測(cè)這些衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的哪些數(shù)據(jù)？觀測(cè)前你對(duì)這些數(shù)據(jù)的規(guī)律數(shù)據(jù)？觀測(cè)前你對(duì)這些數(shù)據(jù)的規(guī)律有什么假設(shè)？有什么假設(shè)？小小 結(jié)結(jié) 2rmF 2/rMF 1、太陽(yáng)對(duì)行星的引力：太陽(yáng)對(duì)不同行、太陽(yáng)對(duì)行星的引力：太陽(yáng)對(duì)不同行星的引力，與行星的質(zhì)量星的引力，與行星的質(zhì)量m成正比，與成正比，與太陽(yáng)到行星間的距離太陽(yáng)到行星間的距離r的二次方成反比的二次方成反比2、行星對(duì)太陽(yáng)的引力：與太陽(yáng)、行星對(duì)太陽(yáng)的引力：與太陽(yáng)的質(zhì)量的質(zhì)量M

6、成正比，與行星到太陽(yáng)成正比，與行星到太陽(yáng)的距離的距離r的二次方成反比的二次方成反比3、太陽(yáng)與行星間的引力：與太陽(yáng)的、太陽(yáng)與行星間的引力：與太陽(yáng)的質(zhì)量質(zhì)量M、行星的質(zhì)量、行星的質(zhì)量m成正比，與成正比，與兩者距離的二次方成反比兩者距離的二次方成反比（1 1） G G是比例系數(shù)，與行星、太陽(yáng)均無關(guān)是比例系數(shù)，與行星、太陽(yáng)均無關(guān)（2 2）引力的方向沿太陽(yáng)和行星的連線）引力的方向沿太陽(yáng)和行星的連線2rMmGF 行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)遵守這個(gè)規(guī)律，行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)遵守這個(gè)規(guī)律，那么在其他地方是否適用這個(gè)規(guī)律那么在其他地方是否適用這個(gè)規(guī)律呢？呢？6.3 萬有引力定律萬有引力定律一、月一、月 地檢驗(yàn)地檢驗(yàn)2.69103

7、 m / s2二、萬有引力定律二、萬有引力定律1 1、內(nèi)容：、內(nèi)容：自然界中任何兩個(gè)物體都是相互吸引，自然界中任何兩個(gè)物體都是相互吸引，引力的大小跟這兩個(gè)物體的質(zhì)量引力的大小跟這兩個(gè)物體的質(zhì)量m1和和m2的乘的乘積成正比，跟它們的距離積成正比，跟它們的距離r的二次方成反比。的二次方成反比。221rm mGF3 3、單位：質(zhì)量、單位：質(zhì)量m m（kgkg）；距離）；距離r r（m m）；）； 力力F F（N N）2、公式：、公式：4 4、適用條件：、適用條件：（1 1）兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)）兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)（2 2）兩個(gè)質(zhì)量分布均勻的球體，）兩個(gè)質(zhì)量分布均勻的球體，r r為兩為兩個(gè)球心間的距離個(gè)球心間的距離一種方法

8、一種方法 當(dāng)研究物體不能看作質(zhì)點(diǎn)時(shí)，可以把物當(dāng)研究物體不能看作質(zhì)點(diǎn)時(shí)，可以把物體假想分割成無數(shù)個(gè)質(zhì)點(diǎn)，求出每個(gè)質(zhì)點(diǎn)體假想分割成無數(shù)個(gè)質(zhì)點(diǎn)，求出每個(gè)質(zhì)點(diǎn)受到的引力，然后求合力。受到的引力，然后求合力。三、引力常量三、引力常量221rm mGFG G叫引力常量叫引力常量 英國(guó)的卡文迪許英國(guó)的卡文迪許第一次在實(shí)驗(yàn)室中比較精確第一次在實(shí)驗(yàn)室中比較精確的測(cè)量出的測(cè)量出G的數(shù)值的數(shù)值目前比較精確的目前比較精確的G 6.6725910-11Nm2/kg2通常取通常取 G 6.6710-11Nm2/kg2 引力常量是自然界中少數(shù)幾個(gè)最重要引力常量是自然界中少數(shù)幾個(gè)最重要的物理常量之一的物理常量之一 粗略的計(jì)算

9、一下兩個(gè)質(zhì)量為粗略的計(jì)算一下兩個(gè)質(zhì)量為50kg50kg，相距相距0.5m0.5m的人之間的引力？的人之間的引力？NrmmGF7112211067. 625. 050501067. 6 一粒芝麻重的幾千分之一一粒芝麻重的幾千分之一 計(jì)算太陽(yáng)與地球之間的萬有引力計(jì)算太陽(yáng)與地球之間的萬有引力 已知：太陽(yáng)的質(zhì)量為已知：太陽(yáng)的質(zhì)量為M=2.0M=2.010103030kgkg，地，地球質(zhì)量為球質(zhì)量為m=5.8m=5.810102525kgkg，日地之間的距離，日地之間的距離為為R=1.5R=1.510101111m m 3.51022N非常大，能夠拉斷直徑為非常大，能夠拉斷直徑為9000km的鋼柱。的鋼柱。3.51022(N) 而太陽(yáng)對(duì)質(zhì)量為而太陽(yáng)對(duì)質(zhì)量為50kg的人，引力很小，的人，引力很小，不到不到0.3N。當(dāng)然我們感受不到太陽(yáng)的引力。當(dāng)然我們感受不到太陽(yáng)的引力。小小 結(jié)結(jié)一、月地檢驗(yàn)一、月地檢驗(yàn) 證實(shí)了太陽(yáng)與行星間的引力和地球與地面證實(shí)了太陽(yáng)與行星間的引力和地球與地面上的物體間的引力是同一種性質(zhì)的力。上的物體間的引力是同一種性質(zhì)的力。二、萬有