万有引力定律.ppt

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1、万有引力定律开普勒第一定律（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。开普勒定律回顾关于行星运动的各种动力学解释17世纪前：伽利略：开普勒：胡克、哈雷等：笛卡儿（法）：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作用在行星上，使得行星绕太阳运动。受到了太阳对

2、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。我们再来认识一位伟大的科学家牛顿牛顿(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

3、的规律。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。如果你是牛顿，你会提出哪些物理问题？怎样解释？一、万有引力定律的发现牛顿的思考：（1）地球表面的重力是否能延伸到月亮轨道？（2）将物体水平抛出，速度越大，抛射越远，当速度大到一定值，物体会落向哪里？牛顿的猜想：苹果与月亮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

4、？计算验证：牛顿的月地检验计算结果：实验检验：(“月-地”检验)已知月球绕地球的公转周期为27.3天，地球半径为6.37×106m.轨道半径为地球半径的60倍。月球绕地球的向心加速度？（1）根据向心加速度公式：（2）根据F引=GMm/r2因为：F引∝Mm/r2，a∝1/r2a=g/602=2.72×10-3m/s2a=4π2r/T2=2.71×10-3m/s2如果认为行星绕太阳作匀速圆周运动，那么谁来提供向心力？太阳对行星的引力（F）为行星所受的向心力若r是太阳和行星之间的距离，v是行星运动的线速度，m是行星的质量。那么：据开普勒三定律,是个常量得出结论:行

5、星和太阳之间的引力跟行星的质量成正比,跟行星到太阳距离的二次方成反比.用表示太阳的质量二、万有引力定律内容：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。G为引力常量，r为两物体的中心距离。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.太阳和行星之间月球和地球之间任何物体之间三、万有引力定律的验证1、哈雷彗星回归预测哈雷彗星1682年8月出现1758年12月25日晚回归哈雷四、引力常量的测量——

6、扭秤实验【思考】对于一个十分微小的物理量该采用什么方法测量？（1）实验原理：科学方法——放大法卡文迪许卡文迪许实验室引力扭转力矩金属丝扭转平面镜转动角度金属丝扭转角度反射光转动光点移动引力力矩放大放大放大扭称原理流程图：（2）实验观察……（3）实验数据G值为6.67×10-11Nm2/kg2G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【生活实例】两个质量为50kg的同学相距0.5m时相互吸引力多大？（4）卡文迪许扭称实验的意义①证明了万有引力的存在，使万有引力定律进入了真正实用的时代；②开创了微小量测量的先河，使科学放大

7、思想得到推广；③卡文迪许被称为“第一个称量地球质量的人”！为什么我们感觉不到旁边同学的引力呢？？下面我们粗略的来计算一下两个质量为50kg，相距0.5m的人之间的引力？思考：为什么说是粗略？⑴如两形状不规则的物体：重心重心m1m2L①如果物体的大小相对于L大小不能忽略时，它们的万有引力大小就不能用F引=Gm1m2/L2求解。②如果物体的大小相对于L大小可以忽略时，它们的万有引力大小就可以用F引=Gm1m2/L2求解。⑵如两质量分布均匀的球体：重心重心m1m2L无论球体的大小相对于L大小不能忽略也好，可以忽略也罢，它们的万有引力大小都可以用F引=Gm1m2/L2求