《万有引力定律的推导ppt课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《万有引力定律的推导ppt课件.ppt（23页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确第三章第三章 万有引力定律万有引力定律在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确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开普勒第一定律开普勒第一定律轨道定律轨道定律轨道定律轨道定律 所有行星都分别在大小不同的椭圆所有行星都分别在大小不同的椭圆所有行星都分别在大小不同的椭圆所有行星都分别在大小不同的椭圆轨道上围绕太阳运动，太阳是在这些轨道上围绕太阳运动，太阳是在这些轨道上围绕太阳运动，太阳是
2、在这些轨道上围绕太阳运动，太阳是在这些椭圆的一个焦点上椭圆的一个焦点上椭圆的一个焦点上椭圆的一个焦点上;开普勒第二定律开普勒第二定律开普勒第二定律开普勒第二定律面积定律面积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开普勒第三定律开普勒第三定律周期定律周期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所有行星的轨道的半长轴
3、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.太阳太阳太阳太阳行星行星行星行星bva(k(k(k(k值与中心天体有关，与环绕天体无关。值与中心天体有关，与环绕天体无关。值与中心天体有关，与环绕天体无关。值与中心天体有关，与环绕天体无关。)在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确什么力来维持行星绕太阳的运动呢？什么力来维持行星绕太阳的运动呢？o1、伽利略：一切物体都有合并的趋势，这种趋势导致、伽利略：一切物体都有合并
4、的趋势，这种趋势导致物体做圆周运动。物体做圆周运动。o2、开普勒：受到了来自太阳的类似磁力的作用。开普勒：受到了来自太阳的类似磁力的作用。o3、笛卡儿：在行星的周围有旋转的物质、笛卡儿：在行星的周围有旋转的物质(以太以太)作用在作用在行星上，使得行星绕太阳运动。行星上，使得行星绕太阳运动。o4、胡克、哈雷等：受到了太阳对它的引力，证明了如、胡克、哈雷等：受到了太阳对它的引力，证明了如果行星的轨道是圆形的，其所受的引力大小跟行星到果行星的轨道是圆形的，其所受的引力大小跟行星到太阳的距离的二次方成反比，但没法证明在椭圆轨道太阳的距离的二次方成反比，但没法证明在椭圆轨道规律也成立。规律也成立。o5、
5、牛顿：在前人研究的基础上，凭借他超凡的数学能、牛顿：在前人研究的基础上，凭借他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成反比，则行星的轨迹是椭圆.并且阐述了普遍意义下并且阐述了普遍意义下的万有引力定律。的万有引力定律。在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确一、万有引力定律的推导一、万有引力定律的推导 事实上，行星运动的椭圆轨道很接近于圆形轨事实上，行星运动的椭圆轨道很接近于圆形轨道，我们把行星绕太阳运动的椭圆轨道可以近视看道，我们把行星
6、绕太阳运动的椭圆轨道可以近视看作为一个圆形轨道，这样就简化问题，易于我们在作为一个圆形轨道，这样就简化问题，易于我们在现有认知水平上来接受现有认知水平上来接受。根据匀速圆周运动的条件可知行星必然受到一根据匀速圆周运动的条件可知行星必然受到一个太阳给的力。牛顿认为这是太阳对行星的引力，个太阳给的力。牛顿认为这是太阳对行星的引力，那么，太阳对行星的引力那么，太阳对行星的引力F F应该是行星运动所受的应该是行星运动所受的向心力向心力 。在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确可得可得将上式变换将上式变换可得到：可得到：再根据开普勒第
7、三定律：再根据开普勒第三定律：即得出结论：太阳对行星的引力跟行星的质量即得出结论：太阳对行星的引力跟行星的质量成正比，成正比，跟行星到太阳的距离的二次方成反比。跟行星到太阳的距离的二次方成反比。一、万有引力定律的推导一、万有引力定律的推导在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确 再根据牛顿第三定律，行星吸引太阳的力跟再根据牛顿第三定律，行星吸引太阳的力跟太阳吸引行星的力大小相等、性质相同，故引力太阳吸引行星的力大小相等、性质相同，故引力也应当和太阳的质量也应当和太阳的质量MM成正比。成正比。因此：因此：写成等式：写成等式：（G
8、 G是一个与行星无关的常量）是一个与行星无关的常量）结论：太阳对行星的引力跟行星的质量成结论：太阳对行星的引力跟行星的质量成比，跟行星到太阳的距离的二次方成反比。比，跟行星到太阳的距离的二次方成反比。在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确“天上天上”的力的力与与“地上地上”的的是否是同一种是否是同一种力呢力呢?二、牛顿的思考在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确于于是是牛牛顿顿就就作作了了非非常常著著名名的的“月月-地地”检检验验。二、牛顿的思考月球轨道月
9、球轨道r=60RF1F2R=6370Km在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确牛顿著名的月地检验o猜想猜想：月亮的运动是受到地球的引力作用在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确行星绕太阳公转的向心力行星绕太阳公转的向心力是太阳对行星的引力是太阳对行星的引力一切物体间都存在引力一切物体间都存在引力卫星绕行星公转的卫星绕行星公转的向心力是行星对卫向心力是行星对卫星的引力星的引力地面上物体所受重地面上物体所受重力来自地球对物体力来自地球对物体的引力的引力在整堂课
10、的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确1 1、内容、内容：自然界中：自然界中任何两个物体任何两个物体都是相互吸引，引都是相互吸引，引力的大小跟这两个物体的质量力的大小跟这两个物体的质量mm1 1和和mm2 2的乘积成正的乘积成正比，跟它们的距离比，跟它们的距离r r的二次方成反比。的二次方成反比。2 2、公式：、公式：三、万有引力定律三、万有引力定律G G：是引力常量是引力常量，其值，其值为为6.67106.6710-1111NmNm2 2/kg/kg2 2 G G的物理意义的物理意义两质量各为两质量各为1kg1kg的物体相距的物体
11、相距1m1m时时,万有引力的大小为万有引力的大小为6.67106.6710-11-11NN。复杂运动背后隐藏着简洁的科学规律，复杂运动背后隐藏着简洁的科学规律，天上地下的物体都遵循相同的科学法则。天上地下的物体都遵循相同的科学法则。3 3、意义：、意义：在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确44、公式的适用条件：、公式的适用条件：1 1）万万有有引引力力存存在在于于一一切切物物体体之之间间，但但上上述述公公式式只能计算两只能计算两质点间的引力质点间的引力；即即两两物物体体的的形形状状和和大大小小对对它它们们之之间间的的距距离
12、离而而言言,影响很小影响很小,可以忽略不计可以忽略不计.2 2）两两质质量量分分布布均均匀匀的的球球体体之之间间的的引引力力，也也可可用上述公式计算，且用上述公式计算，且r r为两球心间距离为两球心间距离；m1m2r两物体的距离两物体的距离r指指“哪两部分距离哪两部分距离”在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确 下面我们粗略地来计算一下两个质量为下面我们粗略地来计算一下两个质量为50kg50kg，相距，相距0.5m0.5m的人之间的引力？（的人之间的引力？（为什么为什么说是粗略？）说是粗略？）F=GMm/R2=6.6710-
13、7N 已知：太阳的质量为已知：太阳的质量为M=2.010M=2.0103030kgkg，地球质量为：，地球质量为：m=5.910m=5.9102424kgkg，日地之间的距离为，日地之间的距离为R=1.510R=1.5101111m mF=GMm/R2=3.51022N 说明说明:引力在天体与天体间，天体与物体间比引力在天体与天体间，天体与物体间比较显著较显著,但通常物体间的引力可忽略不计。但通常物体间的引力可忽略不计。讨论讨论1为什么我们感觉不到旁边同学的引力呢？为什么我们感觉不到旁边同学的引力呢？讨论讨论2那么太阳与地球之间的万有引力又是多大？那么太阳与地球之间的万有引力又是多大？3.51
14、022N非常大，能够拉断直径为非常大，能够拉断直径为9000km的钢柱。的钢柱。而太阳对质量为而太阳对质量为50kg的人，引力很小，不到的人，引力很小，不到0.3N。当然我们感受不到太阳的引力。当然我们感受不到太阳的引力。在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确 由由 可知可知,当两物体之间的距离趋当两物体之间的距离趋向向于于0 0，则物体之间的引力为无穷大，则物体之间的引力为无穷大,这种观点这种观点对吗对吗?（物体将不能再看成质点）（物体将不能再看成质点）设想把一质量为设想把一质量为mm的物体放在地球的中心的物体放在地球的中
15、心,问问物体受到地球对它的万有引力为多少物体受到地球对它的万有引力为多少?把地球分割，把地球分割，利用对称性。利用对称性。F讨论讨论3讨论讨论4在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确 1 1.推导万有引力定律的思路及方法。推导万有引力定律的思路及方法。2 2.任何两个物体间存在着相互作用的引力的一般规律：任何两个物体间存在着相互作用的引力的一般规律：即即:其中其中G G为万有引力常量，为万有引力常量，r r为两物间的距离。为两物间的距离。3.3.万有引力的普遍性：它普遍存在于宇宙中任何有质万有引力的普遍性：它普遍存在于宇宙中
16、任何有质量的物量的物体体之间之间。4.4.两个物体间的万有引力是一对作用力和反作用力两个物体间的万有引力是一对作用力和反作用力。5.5.万有引力定律只适用于两个质点和质量分布均匀的万有引力定律只适用于两个质点和质量分布均匀的球体间的相互作用球体间的相互作用。6.6.万有引力定律的发现，把地面上的物体和天体的运万有引力定律的发现，把地面上的物体和天体的运动规律统一起来，打破了天体运动的神秘性动规律统一起来，打破了天体运动的神秘性。小小 结结在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确记住球体公式：记住球体公式：例题分析例题分析 1
17、1、要使两物体间的万有引力减小到原来的、要使两物体间的万有引力减小到原来的1/41/4，下列办法可采用的是（下列办法可采用的是（）。）。A.A.使两物体的质量各减小一半，距离不变使两物体的质量各减小一半，距离不变B.B.使其中的一个物体的质量减小到原来的使其中的一个物体的质量减小到原来的1/41/4，距离不变距离不变 C.C.使两物体间的距离增为原来的二倍，质量不变使两物体间的距离增为原来的二倍，质量不变D.D.距离和质量都减小为原来的距离和质量都减小为原来的1/41/4ABC 在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确例题分析
18、例题分析 3 3、火星的半径是地球半径的一半、火星的半径是地球半径的一半,火星的质量火星的质量约为地球质量的九分之一；那么地球表面约为地球质量的九分之一；那么地球表面50kg50kg的的物体受到地球的引力约是火星表面同质量的物体物体受到地球的引力约是火星表面同质量的物体受到火星吸引力的多少倍？受到火星吸引力的多少倍？解：已知解：已知MM地地=9M=9M火火，R R地地=2R=2R火火。物体。物体mm分别在分别在地球和火星上，由万有引力定律：地球和火星上，由万有引力定律：F F地地=GmM=GmM地地/R/R2 2地地 ；F F火火=GmM=GmM火火/R/R2 2火火 F F地地/F/F火火
19、=（MM地地/M/M火火）（R R火火/R/R地地）2 2 =（9/19/1）（1/21/2）2 2=9/4=9/4 在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确 O1OF万万GF向向思考与讨论：思考与讨论：重力与万有引力一样吗重力与万有引力一样吗?在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确F F万万G GF F地表上的物体：地表上的物体：万有引力的一个分力提万有引力的一个分力提供物体供物体随地球自转的向心随地球自转的向心力力，一个分力为重力。，一个分力为重力。重力
20、随纬度的增大而增大。重力随纬度的增大而增大。由于随地球自转的向心力很小，在地球表面由于随地球自转的向心力很小，在地球表面的物体，的物体，则则F F引引G G在南北极：在南北极：在赤道：在赤道：不考虑地球自不考虑地球自转转,万有引力等万有引力等于重力于重力.随着地球自转加快随着地球自转加快,地面上的物体会不会飞起来地面上的物体会不会飞起来?在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确优美的风景可以让人心旷神怡，优美的风景可以让人心旷神怡，不懈的努力可以让人收获成功，不懈的努力可以让人收获成功，就让我们在知识的海洋中遨游吧！就让我们在知识的海洋中遨游吧！