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1、2 2 2 2万有引力定律万有引力定律第六章第六章 万有引力与航天万有引力与航天临沂第二十四中学沂第二十四中学 唐国忠唐国忠回扣回扣练习：1 1、某行星、某行星、某行星、某行星绕绕太阳运太阳运太阳运太阳运转转的的的的椭圆轨椭圆轨道如下道如下道如下道如下图图，F1F1和和和和F2F2是是是是椭圆椭圆轨轨道的两个焦点，行星在道的两个焦点，行星在道的两个焦点，行星在道的两个焦点，行星在A A点的速率比在点的速率比在点的速率比在点的速率比在B B点的速率大，点的速率大，点的速率大，点的速率大，那么太阳位于那么太阳位于那么太阳位于那么太阳位于 A AB BF1F1F F2 2.A. F2 B. A C.
2、 F1 D. BA. F2 B. A C. F1 D. B1.2 2、开、开、开、开谱谱勒行星运勒行星运勒行星运勒行星运动规动规律可以近似律可以近似律可以近似律可以近似处处置，其中包括置，其中包括置，其中包括置，其中包括 2.行星做匀速行星做匀速行星做匀速行星做匀速圆圆周运周运周运周运动动 B. B.太阳太阳太阳太阳处处于于于于圆圆周的中心周的中心周的中心周的中心3.C . C . 中的中的中的中的R R 为圆为圆周的半径周的半径周的半径周的半径 4.D .TD .T为为行星自行星自行星自行星自转转周期周期周期周期CABC 伽利略伽利略行星的运行星的运动是遭到了来自太是遭到了来自太阳的阳的类似
3、于磁力的作用似于磁力的作用 ，与，与间隔成反比。隔成反比。 行星的运行星的运行星的运行星的运动动是太阳吸引的是太阳吸引的是太阳吸引的是太阳吸引的缘缘故，故，故，故，并且力的大小与到太阳并且力的大小与到太阳并且力的大小与到太阳并且力的大小与到太阳间间隔的平方隔的平方隔的平方隔的平方成反比。成反比。成反比。成反比。 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。开普勒开普勒笛卡尔笛卡尔胡克胡克一切物体都有合并的一切物体都有合并的趋势。科学脚印科学脚印牛牛顿 (16431727) (16431727)英国著名的物理学家英国著名的物理学家 而牛顿在前人研讨的根底上，也经过类似这样的
4、思索，并凭仗其超凡的数学才干和坚决的信心，深化研讨，最终发现了万有引力定律。牛牛顿在在1676年年给友人的信中写道：友人的信中写道： 假假设说我看的比他人更我看的比他人更远，那是由于我站在巨，那是由于我站在巨人的肩膀上。人的肩膀上。 三三维目的：目的：一知识与技艺一知识与技艺1 1、会用圆周运动规律、开普勒行星运动定律、牛顿第三定律推导、会用圆周运动规律、开普勒行星运动定律、牛顿第三定律推导引力表达式引力表达式2 2、会用圆周运动规律进展月地检验、会用圆周运动规律进展月地检验3 3、了解万有引力定律的含义，掌握万有引力的计算方法、了解万有引力定律的含义，掌握万有引力的计算方法4 4、记住引力常
5、量、记住引力常量G G并了解其内涵并了解其内涵二过程与方法二过程与方法1 1、了解并领会科学研讨方法对人们认识自然的重要作用、了解并领会科学研讨方法对人们认识自然的重要作用2 2、经过推导太阳与行星间的引力公式，领会逻辑推理在物理、经过推导太阳与行星间的引力公式，领会逻辑推理在物理 学学中的重要性中的重要性三情感、态度与价值观三情感、态度与价值观经过牛顿发现万有引力的思想过程，知道科学研讨过程的根本要素。经过牛顿发现万有引力的思想过程，知道科学研讨过程的根本要素。 简化模型行星的行星的实践运践运动是是椭圆运运动，但我，但我们还不不了解了解椭圆运运动规律，律，能把它能把它简化成什么运化成什么运动
6、呢？呢？太阳太阳行星行星a一、太阳与行星一、太阳与行星间的引力的引力简化模型太阳太阳行星行星r太阳太阳行星行星a把行星绕太阳的运动简化为匀速圆周运动。简化化行星行星绕太阳做匀速太阳做匀速圆周运周运动需求向心需求向心力，那什么力来提力，那什么力来提供做向心力？供做向心力？ 这个个力的方向怎力的方向怎样样？简化模型太阳太阳对行星行星的引力提供的引力提供向心力，那向心力，那这个力大小个力大小有什么有什么样定定量关系？量关系？F太阳太阳行星行星科科学学探探求求消去消去v行星运转速度行星运转速度v v容易容易观测？怎样办？观测？怎样办？消去消去T科科学学探探求求关系式中关系式中m m是受是受力天体还是施
7、力力天体还是施力天体的质量？天体的质量？探求探求1: 太阳对行星的引力太阳对行星的引力F太阳对行星的引力跟受太阳对行星的引力跟受力星体的质量成正比，力星体的质量成正比，与行星、太阳间隔的二与行星、太阳间隔的二次方成反比次方成反比. .F行行星星太太阳阳F既然太阳对行既然太阳对行星有引力，那星有引力，那么行星对太阳么行星对太阳有无引力？它有无引力？它有怎样样定量有怎样样定量的关系？的关系？科科学学探探求求探求探求2: 行星行星对太阳的引力太阳的引力FF行行星星太太阳阳F类比比法法牛牛 三三行星对太阳的引力行星对太阳的引力FF跟太阳的质量成正比，跟太阳的质量成正比，与行星、太阳间隔的与行星、太阳间
8、隔的二次方成反比二次方成反比. .太阳对行星的引力跟受力星体的质量成正比，与行星、太阳间隔的二次方成反比.科科学学探探求求探求探求3: 太阳与行星太阳与行星间的引力的引力F类比比法法牛牛 三三F 和和F 是一对作用力和是一对作用力和反作用力，那么可以得反作用力，那么可以得出出F大小跟太阳质量大小跟太阳质量M、行星质量行星质量m的关系式有的关系式有什么关系？什么关系？牛三牛三G为比例系数，为比例系数，与太阳、行星与太阳、行星无关。无关。方向：沿着太阳方向：沿着太阳与行星间的连线与行星间的连线 。地球外表的重力能否延地球外表的重力能否延伸到很远的地方，会不会作伸到很远的地方，会不会作用到月球上？用
9、到月球上？地球和月球之间的吸引地球和月球之间的吸引力会不会与地球吸引苹果的力会不会与地球吸引苹果的力是同一种力呢？力是同一种力呢？拉住月球使它绕地球运拉住月球使它绕地球运动的力，与拉着苹果使它下动的力，与拉着苹果使它下落的力，以及众行星与太阳落的力，以及众行星与太阳之间的作用力也许真的是同之间的作用力也许真的是同一种力，遵照一样的规律一种力，遵照一样的规律?牛顿的思索牛牛顿的猜的猜测“天上的力与天上的力与“人人间的力能的力能够是同一种是同一种性性质的力，并且都服的力，并且都服从与从与间隔的平方成反隔的平方成反比的比的规律。律。1月地检验Rr“月月地地检验表示表示图检验目的：目的：地球和月球之地
10、球和月球之间的吸引力能的吸引力能否与地球吸引苹果的力否与地球吸引苹果的力为同同一种力一种力检验原理：原理： 根据牛根据牛顿第二定律，第二定律，知：知：Rr“月月地地检验表示表示图地表重力加速度：地表重力加速度：g = 9.8 m/s2g = 9.8 m/s2地球半径：地球半径：R=6400103mR=6400103m月球周期：月球周期：T =27.3T =27.3天天2.36106 s2.36106 s月球月球轨道半径：道半径：r60R=3.84108mr60R=3.84108m求：月球求：月球绕地球的向心加速度地球的向心加速度 ？ 即即证明明月地检验Rr“月月地地检验表示表示图月地检验月地检
11、验根据向心加速度公式根据向心加速度公式,有：有：=2.7210-=2.7210-3m/s23m/s2即：即：万有引力定律万有引力定律22表达式：表达式： 自然界中任何两个物体都相互吸引自然界中任何两个物体都相互吸引,引力的方引力的方向在它们的连线上，引力的大小与物体的质量向在它们的连线上，引力的大小与物体的质量 和和 的乘积成正比的乘积成正比,与它们之间间隔与它们之间间隔r的二次方成的二次方成反比反比.11、内容：、内容：33方向：方向：在两物体的在两物体的连线上上44、适用条件：、适用条件：质点点间的相互作用的相互作用两个两个质量分布均匀的球体量分布均匀的球体间的相互作用的相互作用55、的、
12、的详细含含义：对于于可可以以看看做做质点点的的物物体体，r r为两两个个质点点之之间的的间隔隔对于于质量量分分布布均均匀匀的的球球体体，r r为两两个个球球心心之之间的的间隔隔. .m1m2r两物体的两物体的间隔隔r指指“哪两部分哪两部分间隔隔思索一：当思索一：当r趋近于零近于零时，万有引力能否，万有引力能否趋近于近于无无穷大大 ？6、引力常量单位：大小：G 是比例系数，叫做引力常量，适用于任何两个是比例系数，叫做引力常量，适用于任何两个物体物体.卡文迪卡文迪许100多年后，由英国物理学家卡文迪许经过实验测得“能称出地球质量的人引力常量测定的意义：证明了万有引力的存在，使万有引力定律进入真正适
13、用的时代。例例题1 1、 计算太阳与地球算太阳与地球间的万有引力。知太阳的的万有引力。知太阳的质量量M=2.01030kgM=2.01030kg， 地球地球质量量m=6.01024kgm=6.01024kg，日地，日地间隔隔为R=1.51011mR=1.51011m。解：解：F=GMm/R2=6.6710-112.010306.01024/(1.51011)2 =3.51022(N)能拉断直径能拉断直径为9000km的的钢柱柱例题 2、 估算两个质量50kg的同窗相距0.5m时的万有引力约有多大？ 思索二：我们人与人之间也应该存在万有引力，可是为什么我们感受不到呢？=6.6710-7 N解：解
14、：是一粒芝麻重的几千分之一，这么小的力人根本无法觉察到。 它把地面上的运它把地面上的运动和天体运和天体运动的的规律一致律一致同来，第一次提示了自然界一种根本的相同来，第一次提示了自然界一种根本的相互作用力，使人互作用力，使人们树立了立了认识并支配宇宙并支配宇宙自然自然规律的自信心，解放了思想。律的自信心，解放了思想。7 发现万有引力定律的意万有引力定律的意义：检测答案：答案： 1.D 2.C 3.B 4.科学研科学研讨过程的根本要素：程的根本要素：对景象的普通察看景象的普通察看提出假提出假设运用运用逻辑包括数学得出推包括数学得出推论经过实验对推推论进展展检验对假假说进展修正和推行展修正和推行课
15、堂小结今天我今天我们学到了什么学到了什么? ?一、古人一、古人观念念牛牛顿思索思索实际演算演算总结规律律建模建模理想化理想化类比比二、月地二、月地二、月地二、月地检验检验万有引力定律万有引力定律万有引力定律万有引力定律引力常量的引力常量的引力常量的引力常量的测测定定定定猜猜 证 结课后作后作业：1、课本本38页第第2 3题2、查阅资料了解卡文迪料了解卡文迪许实验原理和方法。原理和方法。岁的剑桥岁的剑桥牛牛顿任任务的地方的地方三一学院三一学院卡文迪许实验室卡文迪许实验室卡文迪许实验室的座右铭卡文迪许实验室的座右铭卡文迪许实验室的座右铭卡文迪许实验室的座右铭The works of the Lord are great, sought out of them that have pleasure there in.主之作主之作为，极其，极其宽广，广，凡凡乐之嗜，皆必之嗜，皆必调查
