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1、开普勒三定律开普勒三定律 知知识识回回顾顾开普勒第一定律开普勒第一定律轨道定律轨道定律所有行星都分别在大小不同的所有行星都分别在大小不同的椭圆轨道上围绕太阳运动，太椭圆轨道上围绕太阳运动，太阳是在这些椭圆的一个焦点上阳是在这些椭圆的一个焦点上;开普勒第二定律开普勒第二定律面积定律面积定律对每个行星来说，太阳和行星的连对每个行星来说，太阳和行星的连线在相等的时间扫过相等的面积线在相等的时间扫过相等的面积;开普勒第三定律开普勒第三定律周期定律周期定律所有行星的轨道的半长轴的三次方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跟公转周期的二次方的比值都相等.第1页/共26页行星为什么绕
2、太阳如此和谐而又有规律地做椭圆运动？第3页/共26页伽利略伽利略行星的运动是受到了来自太行星的运动是受到了来自太阳的类似于磁力的作用阳的类似于磁力的作用 ，与，与距离成反比。距离成反比。行星的运动是太阳吸引的缘行星的运动是太阳吸引的缘故，并且力的大小与到太阳距故，并且力的大小与到太阳距离的平方成反比。离的平方成反比。在行星的周围有旋转的物质在行星的周围有旋转的物质(以太以太)作作用在行星上，使得行星绕太阳运动。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趋势。一切物体都有合并的趋势。科科学学足足迹迹第4页/共26页科科学学足足迹迹牛顿牛顿 (1643172
3、7)(16431727)英国著名的物理学家英国著名的物理学家 当年牛顿在前人研当年牛顿在前人研究的基础上，并凭借其究的基础上，并凭借其超凡的数学能力和坚定超凡的数学能力和坚定的信念，深入研究，最的信念，深入研究，最终发现了终发现了万有引力定律万有引力定律。牛顿在牛顿在16761676年给友人的信中写道：年给友人的信中写道：如果说我看的比别人更远，那如果说我看的比别人更远，那是因为我站在巨人的肩膀上。是因为我站在巨人的肩膀上。第5页/共26页建建立立模模型型太阳太阳行星行星r太阳太阳行星行星a第6页/共26页建建立立模模型型太阳太阳行星行星F第7页/共26页科科学学探探究究消去消去v行星运行速度
4、v容易观测吗？怎么办？消去消去T讨论讨论第8页/共26页科科学学探探究究关系式中m m是受力天体还是施力天体的质量？探究探究1:太阳对行星的引力太阳对行星的引力F 太阳太阳对对行星行星的引力跟的引力跟受受力星体力星体的质量成正比，的质量成正比，与行星、太阳距离的二与行星、太阳距离的二次方成反比次方成反比.F行星太阳Fm Mr第9页/共26页科科学学探探究究探究探究2:行星对太阳的引力行星对太阳的引力FF行星太阳F类类比比法法牛牛 三三太阳太阳对对行星行星的引力跟的引力跟受受力星体力星体的质量成正比，的质量成正比，与行星、太阳距离的二与行星、太阳距离的二次方成反比次方成反比.mMr第10页/共2
5、6页科科学学探探究究探究探究3:太阳与行星间的引力太阳与行星间的引力F类类比比法法牛牛 三三牛三牛三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。第11页/共26页小小结结古人古人观点观点牛顿牛顿思考思考理论理论演算演算总结总结规律规律建模建模理想化理想化类比类比第12页/共26页万有引力定万有引力定律律内内容容：自自然然界界中中任任何何两两个个物物体体都都相相互互吸吸引引，引引力力的的大大小小与与物物体体的的质质量量m m1 1m m2 2的的乘乘积积成成正正比，与它们之间距离比，与它们之间距离r r的二次方成反比的二次方成反比公式表示：公式表示：注：G是引力常量G为多少，怎
6、样测量？第13页/共26页引力常量的测量扭秤实验1、实验原理：放大法卡文迪许卡文迪许实验室第14页/共26页2、实验结果：G=6.6710-11 N m2/kg23、G 值的物理含义：两个质量为 1 kg 的物体相距 1 m时，它们之间万有引力为 6.6710-11 N4、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，使科学放大思想得到了推广。第15页/共26页 思考：我们人与人之间也一样存在万有引力，可是为什么我们感受不到呢？例题1、估算两个质量都为 50 kg 的同学相距 0.5 m 时之间的万有引力约有多大？6.67
7、10-7 N 是一粒芝麻重的几千分之一，这么小的力人根本无法察觉到。第16页/共26页 思考：是否是无穷大呢？思考：两只相互握紧的手之间是否存在万有引力呢？第17页/共26页适用条件：适用条件：万万有有引引力力定定律律公公式式只只适适用用于质点间于质点间引力大小的计算引力大小的计算实实际际情情况况：当当两两物物体体间间的的距距离离远远远远大大于于每每个个物物体体的的尺尺寸寸时时，物物体体可可以以看看成成质质点点，直直接接使使用用万万有有引引力定律计算力定律计算第18页/共26页例、例、如图所示，如图所示，r r 虽然大于两球的半径，虽然大于两球的半径，但两球的半径不能忽略，而球的质量分布但两球
8、的半径不能忽略，而球的质量分布均匀，大小分别为均匀，大小分别为m m1 1与与m m2 2，则两球间万有引，则两球间万有引力的大小为力的大小为 ()()r1rr2D第19页/共26页适用条件：适用条件：万万有有引引力力定定律律只只适适用用于于质质点点间间引引力力大大小小的的计计算算当当两两物物体体间间的的距距离离远远远远大大于于每每个个物物体体的的尺尺寸寸时时，物物体体可可以以看看成成质点，直接使用万有引力定律计算质点，直接使用万有引力定律计算当当两两物物体体是是质质量量均均匀匀分分布布的的球球体体时时，它它们们间间的的引引力力也也可可直直接接用用公公式式计计算算，但式中的但式中的r r是指两
9、球心间距离是指两球心间距离第20页/共26页 A A公式中公式中G G为引力常量，它是由实验测得的，为引力常量，它是由实验测得的，而不是人为规定的而不是人为规定的 B B当当r r趋近于零时，万有引力趋近于无穷大趋近于零时，万有引力趋近于无穷大 C Cm m1 1与与m m2 2受到的引力总是大小相等的，与受到的引力总是大小相等的，与m m1 1、m m2 2是否相等无关是否相等无关 D Dm m1 1与与m m2 2受到的引力总是大小相等、方向相反受到的引力总是大小相等、方向相反的，是一对平衡力的，是一对平衡力例例.对于万有引力定律的表达式对于万有引力定律的表达式 下面说法中正确的是下面说法
10、中正确的是第21页/共26页例、例、两大小相同的实心小铁球紧靠两大小相同的实心小铁球紧靠在一起时，它们之间的万有引力为在一起时，它们之间的万有引力为F F。若两个半径为实心小铁球。若两个半径为实心小铁球3 3倍的倍的实心大铁球紧靠在一起，则它们之实心大铁球紧靠在一起，则它们之间的万有引力为间的万有引力为()A.3FB.9FC.27FD.81F。第22页/共26页 牛顿以他伟大的工作把天空中牛顿以他伟大的工作把天空中的现象与地面上的现象统一起来，的现象与地面上的现象统一起来，成功地解释了天体运行规律，时至成功地解释了天体运行规律，时至今日，数千颗人造卫星正在万有引今日，数千颗人造卫星正在万有引力
11、定律为它们力定律为它们“设定设定”的轨道上绕的轨道上绕地球运转着。牛顿发现的万有引力地球运转着。牛顿发现的万有引力定律取得了如此辉煌的成就，以至定律取得了如此辉煌的成就，以至于阿波罗于阿波罗8 8号从月球返航的途中，号从月球返航的途中，当地面控制中心问及当地面控制中心问及“是谁在驾驶是谁在驾驶”的时候，指令长这样回答的时候，指令长这样回答“我想我想现在是牛顿在驾驶现在是牛顿在驾驶”。第23页/共26页 关于行星对太阳的引力的说法中正确的关于行星对太阳的引力的说法中正确的是（是（）A.行星对太阳的引力与太阳对行星的行星对太阳的引力与太阳对行星的引力是同一性质的力引力是同一性质的力 B.行星对太阳
12、的引力与太阳的质量成行星对太阳的引力与太阳的质量成正比，与行星的质量无关正比，与行星的质量无关 C.太阳对行星的引力大于行星对太阳太阳对行星的引力大于行星对太阳的引力的引力 D.行星对太阳的引力大小与太阳的质行星对太阳的引力大小与太阳的质量成正比，与行星距太阳的距离成反比量成正比，与行星距太阳的距离成反比随堂练习 A第24页/共26页4 4一群小行星在同一轨道上一群小行星在同一轨道上绕太阳旋转，这些小行星具绕太阳旋转，这些小行星具有（有（）A.A.相同的速率相同的速率 B.B.相同大小的加速度相同大小的加速度 C.C.相同的运转周期相同的运转周期 D.D.相同的角速度相同的角速度 随堂练习 ABCD第25页/共26页感谢您的观看！第26页/共26页