高一物理课件：5.1万有引力定律及引力常量的测定.ppt

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1、第1节　万有引力定律及引力常量的测定浩瀚的宇宙开普勒三条定律的得出过程开普勒（德国）第谷（丹麦）二十年的精心观测星体做匀速圆周运动结论:认为行星轨道为椭圆十年多的刻苦计算否定19种假设1.行星运动的规律所有的行星围绕太阳运动的轨道是椭圆，太阳处在所在椭圆的一个焦点上。开普勒第一定律（亦称轨道定律）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。开普勒第二定律（亦称面积定律）(近日点速率最大，远日点速率最小)1.行星运动的规律开普勒第三定律1.行星运动的规律所有行星的轨道的半长轴

2、的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等。即：a3/T2=kk是一个只决定于被绕天体（中心天体）质量的物理量.开普勒第三定律（亦称周期定律）a半长轴半短轴1.行星运动的规律与自转周期无关a最大a3/T2=k例题分析例1.关于行星的运动,下列说法正确的有是()A.行星轨道的半长轴越长,自转的周期就越大B.行星轨道的半长轴越长,公转的周期就越大C.行星轨道的半长轴越短,公转的周期就越大D.“冥王星”离太阳最远,绕太阳运动的公转周期最长1.在古代,人们对天体的运动存在着“地心说”和“日心说”两种对立的看

3、法,“地心说”认为_____是宇宙的中心,是静止不动的;“日心说”认为______是静止不动的;这两种认识都是______(正确或错误)的地球太阳错误练习2.开普勒关于行星运动的公式a3/T2=k,以下理解正确的是()A.k是一个与行星无关的常量B.k代表行星运动的轨道半径C.T代表行星运动的自转周期D.T代表行星绕太阳运动的公转周期AD练习一、轨道定律近似圆周，太阳在圆心二、面积定律行星绕太阳做匀速圆周运动三、周期定律r(k与行星无关)行星运动的简化的模型根据我们已有的知识和经验，你认为太阳和

4、行星间引力的大小可能跟哪些因素有关？太阳的质量M行星的质量m太阳和行星之间的距离r太阳的大小及形状行星的大小及形状……科学猜想太阳对行星的引力力运动探究角度——力和运动的关系决定反映太阳对行星的引力理解问题的实质：实质上是一个“已知运动求力”的动力学问题已知什么？待求什么？------行星运动规律------太阳对行星的引力牛顿运动定律太阳对行星的引力逻辑推理F1mM行星的公转周期：T行星到太阳的距离:r设行星的质量为m行星则由牛顿第二定律得：行星需要的向心力为：已知运动由开普勒第三定律：不同行

5、星的公转周期T不同，如何消去T？以上两式联立消去T得：太阳对行星的引力逻辑推理F1mMF2太阳对行星的吸引力一对相互作用力：同一性质，大小相等什么关系？太阳对行星F1行星对太阳F2行星对太阳的吸引力太阳与行星间的引力太阳对行星的引力飞人跳得再高也会落地,为什么他不能漂浮在空中？为什么月球不能飞离地球呢？1.既然是太阳与行星之间的引力使得行星不能飞离太阳，那么，太阳与地球之间的吸引力与地球吸引物体（苹果）的力是否是同一种力呢?2.即使在最高的建筑物上和最高的山顶上，都不会发现重力有明显的减弱，那么

6、，这个力会不会延伸作用到月球上?拉住月球围绕地球运动？牛顿的猜想牛顿的猜想猜想：假设地球对月亮、苹果的力是同一种性质的力，这可能是地球对其表面上的物体的重力延伸到月亮，且它们都是类似太阳与行星间的引力，都应遵从“与距离平方成反比”的规律。检验目的：地球和月球之间的吸引力是否与地球吸引苹果的力为同一种力．根据牛顿第二定律，知：检验原理：猜想的验证：月-地检验猜想的验证：月-地检验根据向心加速度公式,有：即：验证过程验证成功地表重力加速度：g=9.8m/s2地球半径：R=6400×103m月球周期：

7、T=27.3天≈2.36×106s月球轨道半径：r≈60R=3.84×108m当时，已能准确测量的量有：1.定律表述：自然界中任何两个物体都是相互吸引的，引力的方向沿两物体的连线，引力的大小F与这两个物体质量的乘积m1m2成正比，与这两个物体间距离r的平方成反比.2.【说明】1.m1和m2表示两个物体的质量，r表示它们的距离。2.G为引力常量，G=6.67259×10-11m3/(kg.s2)3.G的物理意义——两质量各为1kg的物体相距1m时相互吸引力的大小.即，2.万有引力定律3.万有引力公

8、式的适用范围：（1）万有引力存在于一切物体之间，但上述公式只能计算两质点间的引力；即两物体的形状和大小对它们之间的距离而言,影响很小,可以忽略不计.（2）两质量分布均匀的球体之间的引力，也可用上述公式计算，且r为两球心间距离；m1m2r2.万有引力定律4.万有引力定律理解⑴普遍性：任何两个物体之间都存在引力（大到天体小到微观粒子），它是自然界的物体间的基本相互作用之一。⑵相互性：两个物体之间相互作用的引力是一对作用力与反作用力，符合牛顿第三定律。(3)宏观性：通常情况下万有引力非常小，只有在质量