廣東省惠州市惠東縣安墩中學(xué)高中物理 31 萬有引力課件 粵教必修2

1、3.1 萬有引力定律2021/8/8 星期日1 學(xué)習(xí)目標(biāo)：1、了解開普勒行星運(yùn)動(dòng)規(guī)律2、知道萬有引力定律的內(nèi)容及適用范圍，引力常數(shù)的大小和意義，會(huì)用萬有引力定律解決簡單的引力計(jì)算問題學(xué)法指導(dǎo)：1、什么是地心說？什么是日心說？2、什么是開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律？3、什么是牛頓發(fā)現(xiàn)的萬有引力定律、以及其數(shù)學(xué)表達(dá)式？4、引力常數(shù)是誰測出的？什么是引力常數(shù)，其大小是什么？5、萬有引力定律中的“兩個(gè)物體之間的距離”，如果是兩個(gè)均勻球體，這時(shí)“兩個(gè)物體之間的距離”是多少？2021/8/8 星期日2一.天體究竟做怎樣的運(yùn)動(dòng)“地心說”和“日心說”1.地心說：托勒玫(90-168)Claudius Peolemy 在

2、古代，以希臘亞里士多德為代表，認(rèn)為地球是宇宙的中心。其它天體則以地球?yàn)橹行?，在不停地運(yùn)動(dòng)。這種觀點(diǎn)，就是“地心說”。公元二世紀(jì)，天文學(xué)家托勒密，把當(dāng)時(shí)天文學(xué)知識(shí)總結(jié)成宇宙的地心體系，發(fā)展完善了“地心說”，描繪了一個(gè)復(fù)雜的天體運(yùn)動(dòng)圖象。2021/8/8 星期日3托勒玫認(rèn)為，行星P在以C點(diǎn)為中心的軌道上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，圓心C點(diǎn)也沿以O(shè)點(diǎn)為圓心的軌道相對(duì)于離地球不遠(yuǎn)的Q點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，這兩種運(yùn)動(dòng)的復(fù)合，構(gòu)成了行星的運(yùn)動(dòng)。 “地心說”行星運(yùn)行圖2021/8/8 星期日42.日心說：哥白尼(1473-1543) Nicolaus Copernicus 波蘭天文學(xué)家哥白尼經(jīng)過近四年的觀測和計(jì)算，于

3、1543年出版了“天體運(yùn)行論”正式提出“日心說”。 “日心說”認(rèn)為，太陽不動(dòng)，處于宇宙的中心，地球和其它行星公轉(zhuǎn)還同時(shí)自轉(zhuǎn)。 “日心說”對(duì)天體的描述大為簡化，同時(shí)打破了過去認(rèn)為其它天體和地球截然有別的界限，是一項(xiàng)真正的科學(xué)革命。2021/8/8 星期日5 “日心說”和宗教的主張是相反的。為宣傳和捍衛(wèi)這個(gè)學(xué)說，意大利學(xué)者布魯諾被宗教裁判所活活燒死。伽利略受到殘酷的迫害，后人把歷史上這樁勇敢的壯舉形容為：“哥白尼攔住了太陽，推動(dòng)了地球。”“日心說”行星運(yùn)行圖2021/8/8 星期日6 十七世紀(jì)，德國人開普勒在“日心說”的基礎(chǔ)上，整理了他的老師，丹麥人第谷20多年觀測行星運(yùn)動(dòng)的數(shù)據(jù)后，經(jīng)過四年艱苦計(jì)

4、算，總結(jié)了關(guān)于行星運(yùn)動(dòng)的三條規(guī)律，即：開普勒第一定律（橢圓軌道定律）所有行星分別在大小不同的軌道上圍繞太陽運(yùn)動(dòng)。太陽在這些橢圓的 上。 開普勒第二定律對(duì)任意行星來說，他與太陽的連線在相等的時(shí)間內(nèi)掃過 面積。 開普勒第三定律行星繞太陽運(yùn)動(dòng)軌道半長軸的立方與 成正比。2、什么是開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律？一個(gè)焦點(diǎn)相等的運(yùn)動(dòng)周期的平方2021/8/8 星期日71.科學(xué)家對(duì)行星運(yùn)動(dòng)原因的各種猜想2.牛頓總結(jié)了地球?qū)Φ孛嫔系奈矬w的引力、太陽對(duì)行星的引力、以及行星對(duì)衛(wèi)星的引力，都遵守相同的規(guī)律，是同一性質(zhì)的力。牛頓把這種引力規(guī)律做了推廣，在1687年發(fā)表了萬有引力定律。 3.萬有引力定律內(nèi)容任何兩個(gè)物體都是相互吸

5、引的，引力的大小與 成正比，與 成反比。其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：3、什么是牛頓發(fā)現(xiàn)的萬有引力定律、以及其數(shù)學(xué)表達(dá)式？4、引力常數(shù)是誰測出的？什么是引力常數(shù)，其大小是什么？兩個(gè)物體質(zhì)量的乘積他們的距離的平方2021/8/8 星期日8萬有引力定律：【說明】1.m1和m2表示兩個(gè)物體的質(zhì)量，r表示他們的距離，2.G為引力常數(shù)。G=6.671011 Nm2/kg2 G的物理意義兩質(zhì)量各為1kg的物體相距1m時(shí)萬有引力的大小?！咀⒁狻咳f有引力公式適用于可視為質(zhì)點(diǎn)的物體； r質(zhì)點(diǎn)間的距離（球心距）。2021/8/8 星期日9引力常數(shù)的測定卡文迪許扭秤G=6.671011 Nm2/kg22021/8/8 星期日10

6、引力常量的物理意義它在數(shù)值上等于兩個(gè)質(zhì)量都是1kg的物體相距1m時(shí)的相互作用力。萬有引力定律的適用條件 ：適用于兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)或者兩個(gè)均勻球體之間的相互作用。（兩物體為均勻球體時(shí)，r為兩球心間的距離） 萬有引力定律發(fā)現(xiàn)的重要意義： 萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)，對(duì)物理學(xué)、天文學(xué)的發(fā)展具有深遠(yuǎn)的影響。它把地面上物體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律和天體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律統(tǒng)一了起來。在科學(xué)文化發(fā)展上起到了積極的推動(dòng)作用，解放了人們的思想，給人們探索自然的奧秘建立了極大的信心，人們有能力理解天地間的各種事物。5、萬有引力定律中的“兩個(gè)物體之間的距離”，如果是兩個(gè)均勻球體，這時(shí)“兩個(gè)物體之間的距離”是多少？2021/8/8 星期日11幾種引力的比較2021/8/8 星期日12【例題】如圖所示，在距一個(gè)質(zhì)量為M，半徑為R，密度均勻的球體表面R處，有一個(gè)質(zhì)量為m的質(zhì)點(diǎn)。此時(shí)M對(duì)m的萬有引力為F1。當(dāng)從M中挖去如圖所示半徑為R/2的球體時(shí)，剩下部分對(duì)m的萬有引力為F2，則F1與F2的比為多少？【答案】9:72021/8/8 星期日13【例題】地球的質(zhì)量大約為月