《萬有引力定律》參考課件2

第一節(jié)萬有引力定律

在公年前4世紀(jì)，古希臘亞里士多德認(rèn)為：地球是宇宙的中心，靜止不動，其它天體則以地球為中心，在不停地繞其運動。1.地心說：托勒密(90-168)

公元二世紀(jì)，古希臘天文學(xué)家托勒密發(fā)展完善了“地心說”，描繪了一個復(fù)雜的天體運動圖象?！短煳膶W(xué)大成》一.天體究竟做怎樣的運動托勒密的“地心說”行星運行圖一.天體究竟做怎樣的運動地心說能解釋哪些現(xiàn)象？有什么意義?2.日心說：哥白尼(1473-1543)——近代天文學(xué)的奠基人

到了16世紀(jì)波蘭天文學(xué)家哥白尼認(rèn)為：太陽不動，處于宇宙的中心，地球和其它行星繞太陽轉(zhuǎn)，——“日心說”。《天體運行論》

代表人物：哥白尼、伽利略、開普勒、布魯諾。一.天體究竟做怎樣的運動一.天體究竟做怎樣的運動哥白尼的“日心說”行星運行圖日心說能解釋哪些現(xiàn)象？有什么積極的意義？一.天體究竟做怎樣的運動

哥白尼“日心說”沖破了中世紀(jì)教會神學(xué)對人們思想的禁錮，使人類對宇宙的認(rèn)識邁出了最艱難而又重要的一步。--不畏權(quán)威，堅持真理！

在真理面前我不會退半步——

布魯諾一.天體究竟做怎樣的運動

無論是“地心說”還是“日心說”所描繪出行星運動的軌跡有什么共同特點，運動性質(zhì)如何？——完美的勻速圓周運動（建立研究模型）真的是哪么完美的勻速圓周運動嗎？第谷（丹麥）四年多的刻苦計算↓二十年的精心觀測↓否定19種假設(shè)↓↓行星軌道為橢圓無論“地心說”還是“日心說”認(rèn)為天體運動勻速圓周運動……怎么回事呢……火星運行軌道有8分的誤差

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←一.天體究竟做怎樣的運動3.開普勒行星運動規(guī)律⑴、開普勒第一定律(橢圓軌道定律)RFF地球太陽3.開普勒三大行星運動定律開普勒所有的行星圍繞太陽運動的軌道都是橢圓，太陽位于橢圓的一個焦點上。

注：1、不同行星橢圓軌道不同。2、多數(shù)大行星的軌道十分接近圓。一.天體究竟做怎樣的運動每一個行星和太陽的連線在相等的時間內(nèi)掃過相同的面積。⑵開普勒第二定律(面積定律)問：在近日點的速度快？還是遠(yuǎn)日點的速度快？一.天體究竟做怎樣的運動行星繞太陽公轉(zhuǎn)周期的平方和軌道的半長軸的立方成正比。

（3）開普勒第三定律(周期定律)比值k與行星無關(guān),與中心天體有關(guān)，不同的中心天體k

一般不同。半長軸RFF地球太陽一.天體究竟做怎樣的運動一.天體究竟做怎樣的運動回顧人類對天體運動的探索歷程:——漫長、艱辛、曲折事實矛盾第谷（丹麥）日心說哥白尼（波蘭）地心說托勒密（古希臘）圓周模型托勒密/哥白尼開普勒(德國）修正模型開普勒行星運動三大規(guī)律開普勒(德國）什么原因使行星在各自的軌道上運動？二.萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)—提出問題二.萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)—猜想假設(shè)二.萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)—邏輯推理①為什么蘋果不飛上天而要落在地上呢？蘋果受到地球?qū)λ牧Φ淖饔?。（生活中不明白的事情啟發(fā)了思考）.②如果蘋果樹長得很高，蘋果是否也會落下？應(yīng)該會落下，一個物體拋得再高都會落下。（這是思維的延續(xù)：說明蘋果下落與高度無關(guān)）③如果蘋果樹長成與月亮一樣高，蘋果是否也會落到地球上？既然蘋果下落與高度無關(guān)，理應(yīng)如此。（這是他思維的一個飛躍，對前一認(rèn)識的逐步深入）④月亮掛在天邊，不是很像一個大蘋果嗎？為什么它不落到地球上呢？（思路暫時中斷，但是將月亮與蘋果類比起來）二.萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)—邏輯推理⑤牛頓又想到，在山頂水平拋出一蘋果，蘋果由于受到地面的引力作用，所以以曲線軌道落到地面上。拋出的速度越大，蘋果落得越遠(yuǎn)。（通過生活中的實例，發(fā)現(xiàn)這兩件事間的某種相似）⑥如果蘋果拋出的速度非常大，它就會飛出地球，繞地球轉(zhuǎn)動，甚至永遠(yuǎn)不會落到地面上。（思維的再一次飛躍，這一飛躍是靠理性和數(shù)學(xué)思維得以實現(xiàn)的）⑦這樣繞地球轉(zhuǎn)動的蘋果多像月球啊?？梢娞O果與月亮均受到地球?qū)λ鼈円ψ饔茫ǖ厣虾吞焐系摹傲Α甭?lián)系起來了），但由于它們在做圓周運動，離心傾向使它們不會落到地面上。⑧牛頓由月亮又想到了圍繞太陽轉(zhuǎn)動的行星，他們的原理和月亮繞地球一樣，他們之間都有一種相互吸引的力。他得出了一個結(jié)論：這種引力存在于任何兩個物體之間。至此牛頓基本形成了萬有引力的思想。二.萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)—數(shù)學(xué)運算、實踐檢驗

牛頓在前人研究的基礎(chǔ)上，憑借他超凡的數(shù)學(xué)能力推理運算和實踐檢驗，提出了萬有引力定律。

宇宙間任意兩個有質(zhì)量的物體間都存在相互吸引力，其大小與兩物體的質(zhì)量乘積成正比，與它們間距離的平方成反比。思考：（1）誰都見過蘋果落地，但為何只有牛頓以從中悟出道理呢？（2）胡克、哈雷的認(rèn)識相當(dāng)接近萬有引力的表述，但他們?yōu)楹螞]能提出萬有引力定律？科學(xué)探究不僅要有想象力還要有必要的數(shù)學(xué)家知識歸納萬有引力定律發(fā)現(xiàn)的科學(xué)探究方法：二.萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)猜想假設(shè)邏輯推理

數(shù)學(xué)推算、實踐檢驗得出結(jié)論萬有引力定律提出問題1.內(nèi)容：宇宙間任意兩個有質(zhì)量的物體間都存在相互吸引力，其大小與兩物體的質(zhì)量乘積成正比，與它們間距離的平方成反比。2.表達(dá)式：3.引力常數(shù)：4.適用條件：適用于兩個質(zhì)點間的萬有引力大小計算，對于質(zhì)量分布均勻的球體，r就是它們球心間的距離兩個物體中心之間的距離二.萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)—得出結(jié)論5.對萬有引力的理解：普遍性：任何客觀存在的有質(zhì)量的物體之間都存在著這種吸引力。相互性：兩個物體相互作用的引力是一對作用力與反作用力，它們等大反向，分別作用于兩個物體上。宏觀性：對質(zhì)量巨大的天體間才現(xiàn)實的意義；分析地球表面物體受力時不需考慮。特殊性：兩個物體間的萬有引力只與它們本身質(zhì)量有關(guān)；與它們間的距離有關(guān)。而與空間的性質(zhì)無關(guān)，也與周期及其他物體無關(guān)。三.萬有引力定律萬有引力定律是17世紀(jì)自然科學(xué)的最偉大發(fā)現(xiàn)之一，它為研究天體運動提供了理論依據(jù)，使人類對宇宙的探索從被動描述變成主動的發(fā)現(xiàn)。6.萬有引力定律發(fā)現(xiàn)的重要意義：它對物理學(xué)、天文學(xué)的發(fā)展具有深遠(yuǎn)的影響；它把地面上物體運動的規(guī)律和天體運動的規(guī)律統(tǒng)一起來；對科學(xué)文化發(fā)展起到了積極的推動作用，解放了人們的思想，給人們探索自然的奧秘建立了極大信心，人們有能力理解天地間的各種事物。萬有引力定律的物理意義卡文迪許卡文迪許(HenryCavendish，1731.10.10.～1810.3.10.)英國化學(xué)家、物理學(xué)家。公元1731年10月10日生于法國尼斯。1749—1753年期間在劍橋彼得豪斯學(xué)院求學(xué)。在倫敦定居后，卡文迪許在他父親的實驗室中當(dāng)助手，做了大量的電學(xué)、化學(xué)研究工作。他的實驗研究持續(xù)達(dá)50年之久。1760年卡文迪許被選為倫敦皇家學(xué)會成員，1803年又被選為法國研究院的18名外籍會員之一?？ㄎ牡显S

1.如圖所示，兩球的半徑分別為r1和r2，均小于r，兩球質(zhì)量分布均勻，大小分別為m1、m2，則兩球間的萬有引力大小為（）A、Gm1m2/r2

B、Gm1m2/r12

C、Gm1m2/(r1＋r2)2

D、Gm1m2/(r1＋r2＋r)22.關(guān)于萬有引力定律說法正確的是（）

A、天體間萬有引力與它們的質(zhì)量成正比，與他們之間的距離成反比

B、任何兩個物體都是相互吸引的，引力的大小跟兩個物體的質(zhì)量的乘積成正比，跟他們的距離的平方成反比

C、萬有引力與質(zhì)量、距離和萬有引力常量都成正比

D、萬有引力定律對質(zhì)量大的物體適用，對質(zhì)量小的物體不適用

3.要使兩物體間萬有引力減小到原來的1/4，可采用的方法是(

)

A、使兩物體的質(zhì)量各減少一半，距離保持不變

B、使兩物體間距離增至原來的2倍，質(zhì)量不變

C、使其中一個物體質(zhì)量減為原來的1/4，距離不變

D、使兩物體質(zhì)量及它們之間的距離都減為原來的1/4

A、由于半塊磚的質(zhì)量是整塊磚的一半，故半塊磚的重力加速度是整塊磚的2倍

B、由于半塊磚的重力是整塊磚的一半，故半塊磚的重力加速度是整塊磚的一半

C、同一地點的半塊磚與整塊磚的重力加速度相同，與其質(zhì)量、重力無關(guān)

D、無法確定二者間的關(guān)系