第1节万有引力定律.pptVIP

1.古人认为天体做什么运动? 2.开普勒认为行星做什么运动? 3.开普勒行星运动定律从哪几个方面描述了行星运动的规律? 牛顿的思考： 1、“天上的力”和“人间的力”是同 一种力吗？ 2、地球表面的重力是否能延伸到月球轨道？ 测定引力常量的重要意义 1．证明了万有引力的存在． 2．“开创了测量弱力的新时代” （英国物理学家玻印廷语）． 3．使得万有引力定律有了真正的实用价值，可测定远离地球的一些天体的质量、平均密度等．如根据地球表面的重力加速度可以测定地球的质量． 小结： １、牛顿在前人工作的基础上发现了万有引力定律。 * 第五章 万有引力与航天 我们再来认识一位伟大的科学家 牛顿(1643—1727)是英国著名的物理学家、数学家和天文学家，是十七世纪最伟大的科学巨匠。牛顿一生对科学事业所做的贡献，遍及物理学、数学和天文学等领域。牛顿在物理学上最主要的成就，是创立了经典力学的基本体系， 对于光学，牛顿致力于光的颜色和光的本性的研究，也作出了重大贡献。牛顿在数学方面，总结和发展了前人的工作，提出了“流数法”，建立了二项式定理，创立了微积分。在天文学方面，牛顿发现了万有引力定律，创制了反射望远镜，并且用它初步观察到了行星运动的规律。  自然界和自然规律隐藏在黑暗中。上帝说，让牛顿出生吧！于是一切都是光明。　　　　　　　　　　　　　 ——蒲伯 艾萨克·牛顿 ISSAC NEWTON （1642-1727） 开普勒第一定律 （几何定律） 所有的行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在所有椭圆的一个焦点上。 一、开普勒定律 思考：这一定律说明了行星运动轨迹的形状，不同行星绕太阳运行时椭圆轨道相同吗？ 不同 开普勒第二定律 （面积定律） 对于每一个行星而言，太阳和行星的连线在相等的时间内扫过相等的面积。 由在相等的时间内扫过的面积相等来说，各点的速率并不相同，由近地点到远地点速率由大变小，由远地点到近地点，速率由小到大。 思考：行星绕太阳运行时各点的速率相同吗？ 开普勒第三定律 （周期定律） 所有行星的轨道的半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等。 思考：这一定律发现了所有行星的轨道的半长轴与公转半径之间的定量关系，但是比值k是一个与行星无关的常量，你能猜想出它可能跟谁有关吗？ 根据开普勒第三定律知：所有行星绕太阳运动的半长轴的三次方跟公转周期的而次方的比值是一个常数k,可以猜想，这个“k”一定与运动系统的物体有关，因为常数k对于所有行星都相同，而各行星是不一样的，故跟行星无关，而在运动系统中除了行星就是中心天体—太阳，故这一常数一定与中心天体—太阳有关。 胡克　哈雷 笛卡儿 开普勒 伽利略 17世纪前 神圣和永恒的天体必然应该做最完美的匀速圆周运动,无需动因。 一切物体都有合并的趋势，这种趋势导致物体做圆周运动。 行星一定是受到了来自太阳的类似于磁力的作用。 在行星周围有旋转的物质作用在行星上，使得行星围绕太阳运动。 受到了太阳对它的引力，证明了如果行星的轨道是圆形的，其所受的引力大小跟行星到太阳的距离的二次方成反比。 二、万有引力定律 1、内容： 自然界中任何两个物体都是相互吸引 的，引力的大小跟这两个物体的质量的 乘积成正比，跟它们的距离的二次方成 反比。 2、表达式： G是一个常量,对任何行星都成立 1687年 万有引力定律 自然界中任何两个物体都是互相吸引的,引力的大小跟这两个物体的质量成正比,跟它们的距离的二次方成反比. 即: 4、G为引力常量 万有引力.asf 卡文迪许实验.swf 三、引力常量的测量—扭秤实验 1、实验原理：科学方法—放大法 3、适用条件： 适用于两个质点间的万有引力大小计算， 对于质量分布均匀的球体，r就是它们球 心间的距离。 卡文迪许扭称的测量方法 思考：1、两个1千克的物体间的万有引力很小，它是如何解决的？ 2、力很小读数如何解决？ r F r F m m′ m m′ r F r F m m′ m m′ 扭秤实验的物理思想和科学方法：扭秤装置把微小力转变成力矩来反映，扭转角度又通过光标的移动来反映．从而确定物体间的万有引力． 2、实验数据 G值为6.67×10-11N·m2/kg2 G值的物理含义： 两个质量为1kg的物体相距1m时，它们 之间万有引力为6.67×10-11N。 牛顿的猜想： 苹果与月球受到的引力可能是同一种力! 这种力可能都遵从与距离平方成反比的 关系。 一、月—地检验 根据下列当时可以测量的数据，证明月 球绕地球运动的力遵从“平方反