万有引力定律课件.ppt

万有引力定律的推导 ●事实上，行星运动的椭圆轨道很接近于圆形轨道，我们把行星绕太阳运动的椭圆轨道可以近视看作为一个圆形轨道，这样就简化了问题，易于我们在现有认知水平上来接受. 例题2 估算两个质量50kg的同学相距0.5m时之间的万有引力约有多大？ * 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。 *开普勒第二定律 （面积定律） 对于每一个行星而言，太阳和行星的联线在相等的时间内扫过相等的面积。 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。 R 开普勒定律回顾 (一)关于行星运动的各种动力学解释 17世纪前： 行星理所应当的做这种完美的圆周运动 一切物体都有合并的趋势，这种趋势导致物体做圆周运动。 受到了来自太阳的类似于磁力的作用。 在行星的周围有旋转的物质(以太)作用在行星上，使得行星绕太阳运动。 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。 伽利略 开普勒 笛卡尔 胡克、哈雷 苹果落地 苹果落地、高处物体落地、月亮绕地旋转……这些现象引起了牛顿的沉思。 一、万有引力定律的发现 我们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。  牛 顿 据开普勒三定律, 是个常量 得出结论: ●再根据牛顿第三定律，行星吸引太阳的力跟太阳吸引行星的力大小相等、性质相同，故引力也应当和太阳的质量M成正比。因此： 写成等式： 二、万有引力定律 1、内容： 任何两个物体都存在相互作用的引力，引力的大小跟这两个物体的质量的乘积成正比，与这两个物体之间的距离的平方成反比。 2、表达式： 注意：r 为质点与质点间的距离 对于质量分布均匀球体 ——球心间的距离 3.适用条件：任何两个质点或者质量分布均匀的球体间的相互作用。 *其中G是一个引力常量。 （1）单位： （2）标准值： 常用值： （3） 注意：与重力的符号区别开来 (1)万有引力定律的发现, 是17世纪自然科学最伟大的成果之一. 把地面上物体运动的规律和天体的运动规律统一了起来。 (2)万有引力定律的发现, 对以后物理学的发展和天文学的发展具有深远的影响, 它第一次揭示了自然界中一种基本相互作用的规律。 (3)万有引力定律的发现, 解放了人们的思想，对科学文化的发展起到了积极的推动作用。 4、意义： 例题1如图所示，r虽大于两球的半径，但两球的半径不能忽略，而球的质量分布均匀，大小分别为m1与m2，则两球间万有引力的大小为（ ） r1 r r2 A、 B、 C、 D、 D 引力的推广 牛顿还研究了月球绕地球的运转,发现这个引力也符合此规律,同时许多不同的物体之间都有引力,都遵循这一规律,从而牛顿将这一规律推广到自然界中任意两个物体,得出了著名的万有引力定律 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？ 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。 【讨论】根据下列是当时可以测量的数据，如何证明月亮受力满足“平方反比”的关系？ 地表重力加速度：g = 9.8m/s2 地球半径： R = 6400×103m 月亮周期： T = 27.3天≈2.36×106s 月亮轨道半径： r ≈ 60R =3 .84×108m ？ 计算验证： 计算结果： （三）万有引力定律的内容 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乘积成正比,跟它们的距离的二次方成反比. 思考题: 自然界任何两个物体都是吸引的,为什么我们平时没有感觉到人与人间的万有引力? 练习: 估算两个均为50kg的人,在相距1米时的万有引力的大小. 17世纪自然科学最伟大的成果之一，第一次揭