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1、望城区第一中学望城区第一中学 姚尚龙姚尚龙关于行星运动的动力学解释关于行星运动的动力学解释 胡胡克克、哈哈雷雷受到了太阳对它的引力，证受到了太阳对它的引力，证明了如果行星的轨道是圆形明了如果行星的轨道是圆形的，其所受的引力大小跟行的，其所受的引力大小跟行星到太阳的距离的二次方成星到太阳的距离的二次方成反比。反比。一一写成数学表达式为：写成数学表达式为：牛顿的苹果落地的故事牛顿的苹果落地的故事 这是1666年夏末一个温暖的傍晚，在英格兰林肯州乌尔斯索普，一个腋下夹着一本书的年轻人走进他母亲家的花园里，坐在一棵树下，开始埋头读他的书。当他翻动书页时，他头顶的树枝中有样东西晃动起来。一只历史上最著名
2、的苹果落了下来，打在23岁的牛顿的头上。恰巧在那段时间，牛顿正苦苦思索着一个问题：是什么力量使月球保持在环绕地球运行的轨道上，以及使行星保持在其环绕太阳运行的轨道上？正是从思考苹果为什么会落在地上这一问题开始，他找到了这些的答案万有引力理论。牛顿关于苹果落地的思考：牛顿关于苹果落地的思考：(1)苹果为什么会落地苹果为什么会落地? 如果苹果树长到月球那么如果苹果树长到月球那么高高, ,苹果会落到地面上吗苹果会落到地面上吗? ?月球为什么不落到地球上呢月球为什么不落到地球上呢? ? (2) (2)如果在地球表面附近把苹果水如果在地球表面附近把苹果水平抛出，苹果的运动能和月球的运动一样吗？平抛出，苹
3、果的运动能和月球的运动一样吗？猜想猜想1 1：苹果所受的重力和月球所受的引力可能是同苹果所受的重力和月球所受的引力可能是同苹果所受的重力和月球所受的引力可能是同苹果所受的重力和月球所受的引力可能是同一性质的力一性质的力一性质的力一性质的力。猜想猜想2 2：行星绕太阳的运动和卫星绕行星的运动相似行星绕太阳的运动和卫星绕行星的运动相似, ,故故行星对它的卫星的引力、太阳对行星的引力可能行星对它的卫星的引力、太阳对行星的引力可能行星对它的卫星的引力、太阳对行星的引力可能行星对它的卫星的引力、太阳对行星的引力可能是同一性质的力是同一性质的力是同一性质的力是同一性质的力。猜想猜想3：既然一切天体之间有引
4、力，地球与物体之间既然一切天体之间有引力，地球与物体之间有引力。那么，所有物体之间可能存在相互吸引的有引力。那么，所有物体之间可能存在相互吸引的力。力。（一）（一）“月月地地”检验检验月球绕地球做圆周运动的向心力就是月地之间的引力月球绕地球做圆周运动的向心力就是月地之间的引力,即即:又因为地球表面的物体所受重力近似等于地球对它的引力又因为地球表面的物体所受重力近似等于地球对它的引力,即即: 又因为月球的向心加速度又因为月球的向心加速度rTa224p=r =3.8105 千米T=27.3天 =2358720秒得到两个加速度的大小都约为： 2.7110-3m/s2=a= 2.7110-3m/s2引
5、力的推广引力的推广 牛顿通过对月球绕地球的运转研究,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,得出了科学史上最伟大的定律之一 万有引力万有引力定律。定律。（二）（二）万有引力定律万有引力定律1.万有引力定律内容万有引力定律内容：宇宙间任何两个有宇宙间任何两个有质量的物体间都存在相互吸引质量的物体间都存在相互吸引，其其大小大小与与两物体的质量乘积成正比两物体的质量乘积成正比，与它们间，与它们间距离距离的平方成反比的平方成反比。2.数学表达式：数学表达式： 3.引力常数引力常数G： 标准值：标准值：G=6.67259 x
6、10-11 N m2/kg2 常用值：常用值：G=6.67 x10-11 N m2/kg2引力常数G：由卡文迪许利用扭秤测得。G适用于任何两个物体，它在数值上等于质量都是1kg的质点相距1m时的相互作用力。4、适用条件：可以看成质点的物体可以看成质点的物体 或质量分布均匀球体或质量分布均匀球体5.对对万有引力定律万有引力定律的理解的理解(1)普遍性普遍性(2)相互性相互性(3)宏观性宏观性宇宙间任何两个有质量的物体之间都存在着这种相互吸引的力。两物体之间的万有引力是一对作用力与反作用力，总是大小相等、方向相反，作用在两个物体上。只有在质量巨大的天体之间,或天体与其附近的物体之间,万有引力才起着
7、显著的作用。6、发现万有引力定律的意义、发现万有引力定律的意义（1）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。（2）在文化发展史上的重大意义：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。一、牛顿通过对苹果落地这一现象的思考，发现了万有引力定律，你对此有何见解？ 我认为万有引力是牛顿科学思维的结晶，只不过苹果落地这一偶然事件引发了这位科学家思想的闪光。从思维的角度来讲，可以概括为这样几点：1.多个角度想问题，发散思维现奇迹。2.置身事外模型建，抽象思维奇迹展。 3.想象类比求完善，巨人肩上定
8、律建。 同时它启发我们，只有善于观察，善于联系与想象，善于思考，学会思考才能认识到事物的本质；只有以理性思维对待我们的生活、学习与工作才会促进人的圆满发展。（二） 如果有一天万有引力突然消失,世界将发生什么变化?对你的生活将产生什么影响? 若没有万有引力的作用，地球表面的大气和水将会脱离地球表面，飞散到茫茫宇宙之中；地球表面的土、石以及人类也将在地球自转的影响下沿着地球表面的切线飞向宇宙之中，像流星一样在太空中遨游总之，没有万有引力的作用，地球上的一切物质都将飞散到整个宇宙之中，地球也终将会解体。（三）万有引力定律指出,任何物体间都存在着引力，为什么当两个人靠近时并没有吸引到一起？请估算一下你
9、和同桌同学之间的引力有多大？那么太阳与地球之间的万有引力以及人那么太阳与地球之间的万有引力以及人与太阳之间的万有引力又是多大呢？与太阳之间的万有引力又是多大呢？已知：我们假定人的质量为已知：我们假定人的质量为50kg，人与人的距，人与人的距离为离为0.5m；太阳的质量为；太阳的质量为M=2.01030kg，地球，地球质量为质量为m=6.01024kg，日地之间的距离为，日地之间的距离为R=1.51011m由万有引力定律：F=GMm/R2说明：说明：一般物体间的万有引力可忽略不计，一般物体间的万有引力可忽略不计，只有在只有在天体之间天体之间,或或天体与其附近的物体之间天体与其附近的物体之间,万有万有引力才起着显著的作用。引力才起着显著的作用。=6.6710-112.01030 6.01024/(1.51011)2=3.51022(N)而太阳对质量为50kg的人，引力很小，不到0.3N，所以我们感受不到太阳的引力！1.万有引力定律内容：万有引力定律内容：2.公式：公式：G=6.671011 Nm2/kg23.适用条件适用条件: 质点质点或或均质球体均质球体4.理解理解: 普遍性、相互性、宏观性普遍性、相互性、宏观性
