《人教高一物理必修二教学课件6.3万有引力定律共36》由会员分享，可在线阅读，更多相关《人教高一物理必修二教学课件6.3万有引力定律共36（36页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、万有引力定律,太阳,水星,水星表面,金星,金星表面,神五拍摄的地球,火星,木星,木卫4,土星,天王星,海王星,冥王星,地心说,日心说,托 勒 密,哥 白 尼,40多年的天文观测和潜心研究,人类对行星运动的认识,仙后座的新星爆发,第谷的天文学观测,第谷(丹麦1546-1601),卓越的天文仪器制造家，观测到仙后座的新星爆发，他多年精心观测得到的资料，为开普勒发现行星运动三定律准备了基础,开普勒第一定律（轨道定律）,各行星围绕太阳作椭圆运动，太阳位于椭圆的一个焦点上,开普勒三大定律,开普勒第二定律（面积定律）,任一行星与太阳的连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）,行星轨道的
2、半长轴r的立方与公转周期T的平方成正比,比值k是与行星无关而只与太阳有关的恒量,计算时可以认为行星是做匀速圆周运动,经验定律,“天上的立法者”,r,伽利略,开普勒,笛卡儿,胡克,哈雷,合并趋势,磁力作用,太阳漩涡,太阳引力 F 1/r2,无法证明在椭圆轨道下，引力也遵循同样的规律， 更没能严格地证明这种引力的一般规律。,关于行星运动的各种动力学解释,超凡的数学能力证明了：如果太阳和行星间的引力与距离的二次方成反比，则行星的轨迹是椭圆.并且阐述了普遍意义下的万有引力定律。,亚里士多德,上帝推动,=mr2=mr42/T2,=42(r3/T2)(m/r2),万有引力定律的发现,牛顿第二定律:,F引=
3、F向=ma,惠更斯向心加速度公式,开普勒第3定律,牛顿第三定律:,Fm/r2,引力F 行星质量m，F 太阳质量m,Fmm/r2,F=Gmm/r2,G是一个常量，对任何行星都是相同的.,推广：,太阳和行星之间,月球和地球之间,任意两物体之间,万有引力定律内容,G引力常量最早由卡文迪许测出G6.671011Nm2kg2,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，引力的大小跟这两个物体的质量的乘积m1m2成正比，跟它们的距离r的平方成反比.,G为常数，叫做引力常量，适用于任何两个物体，它在数值上等于两个质量都是1kg的物体相距1m时的相互作用力。,17世纪自然科学最伟大的成果之一
4、，第一次揭示 了自然界中的一种基本相互作用的规律，在人类认识自然的历史上树立了一座里程碑。,在文化发展史上的重大意义：统一了地面物体运动规律和天体运动规律，使人们建立了有能力理解天地间的各种事物的信心，解放了人们的思想，在科学文化的发展史上起了积极的推动作用。,万有引力定律的意义,卡文迪许扭秤实验,卡文迪许(英国),“能称出地球质量的人”,原理:力矩平衡,光杠杆“放大”,K=2 F L=2 L (Gmm/r2),知:g、R、G求M,重力近似等于万有引力,G M m/R2=m g,M =gR2/G,力矩“放大”,地球密度=M/V=（R2g/G)(4R3/3 )=3g/(4GR),四、有引力定律的
5、应用,2、测中心天体的质量M和密度,3、发现未知天体,1、基本方法：把天体（或卫星）的运动近似看成匀速圆周运动，其所需向心力由万有引力提供,若环绕天体是近地卫星,轨道半径r=中心天体半径R,4、研究星球的重力加速度g,中心M,r,环绕m,R,中心M,r,环绕m,R,2、测中心天体的质量M和密度,已知地球绕太阳公转的轨道半径是1.501011m，公转周期是3.16107s，求太阳质量M?,已知月球绕地球运转的轨道半径和周期，求地球的质量。,3.发现未知天体,在18世纪，人们已经知道太阳系有7个行星，其中1781年发现的第七个行星天王星的运动轨道，总是同根据万有引力定律计算出来的有比较大的偏离.当
6、时有人推测，在天王星轨道外面还有一个未发现的行星，它对天王星的作用引起了上述偏离。 英国剑桥大学的学生亚当斯和法国年轻的天文爱好者勒维列根据天王星的观测资料，各自独立地利用万有引力定律计算出这颗新行星的轨道。1846年9月23日晚，德国的加勒在勒维列预言的位置附近发现了这颗新行星。后来，天文学家把这个行星叫做海王星. 用同样的方法，在1930年3月14日，人们发现了太阳系的第9个行星冥王星。,海王星,海王星地貌,冥王星与其卫星,美国2001年发射，并于2006至2008年访问冥王星的宇宙飞船,4、重力加速度 g 的变化,1）重力是万有引力的分力,3）重力加速度g的大小(不考虑星球自转),在地表
7、球面时,离地面h高处,2）重力加速度g的变化,随纬度增大而增大，随高度增大而减小,h,r,R,mg=GMm/r2,g=GM/r2,(M为星球的质量,r为其到地心的距离),GM =g0R 2,火箭超重测高度,自由落体、平抛、竖直上抛求g,月球到地球距离r=60R,把苹果移到月球轨道上,求其重力加速度,h,r,R,月球圆周运动向心加速度,两者相等说明了地球对苹果的引力和地球对月球的引力是同一性质的力,都是万有引力。,三、巩固练习 1.把太阳系各行星的运动都近似看作匀速圆周运动，则离太阳越远的行星 A.周期越小 B.线速度越小 C.角速度越小 D.加速度越小 2.有一对质量都是M的双星，距离为r,已
8、知引力恒量为G.这对双星以相同的角速度绕它们的质心做匀速圆周运动，则其中每一颗星的动能是 A.GM2/8r B.GM2/4r C.GM2/2r D.GM2/r 参考答案： 1.BCD 2.B 3宇航员站在一星球上的某高处，沿水平方向抛出一个小球，经过时间t，小球落到星球表面，测得抛出点与落地点之间的距离为L， 若抛出时的初速度增大到2倍，则抛出点与落地点之间的距离为L，已知两落地点在同一水平面上，该星球的半径为R，引力常量为G，求该星球的质量M( ) ,四、小结 这节课我们学习的主要知识点有： 1.卡文迪许在实验室里测量引力常量的装置及原理. 2.知道引力常量的测出有着非常重要的意义. 3.知
9、道了卡文迪许扭秤的设计思想,应该对我们有较大的启迪作用. 五、作业,补充练习,如右图，质量分别为m和M的两个星球A和B在引力作用下都绕O点做匀速周运动，星球A和B两者中心之间距离为L。已知A、B的中心和O三点始终共线，A和B分别在O的两侧。引力常数为G。 求两星球做圆周运动的周期。 在地月系统中，若忽略其它星球的影响，可以将月球和地球看成上述星球A和B，月球绕其轨道中心运行为的周期记为T1。但在近似处理问题时，常常认为月球是绕地心做圆周运动的，这样算得的运行周期T2。求T2与T1两者平方之比。,神奇的黑洞是近代引力理论所预言的一种特殊天体，探寻黑洞的方案之一是观测双星系统的运动规律，天文学家观测河外星系大麦哲伦云时，发现了LMCX3双星系统，它由可见星A和不可见的暗星B构成。两星视为质点，不考虑其他天体的影响，A、B围绕两者连线上的O点做匀速圆周运动，它们之间的距离保持不变，如图所示，引力常量为G，由观测能够得到可见星A的速率v和运行周期T 可见星A所受暗星B的引力FA可等效为位于O点处质量为m的星体（视为质点）对它的引力，设A和B的质量分别为m1、m2，试求m（用m1，m2表示）； 求暗星B的质量m2与可见星A的速率v、运行周期T和质量m1之间的关系式。,
