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1、太阳与行星间的引力万有引力定律第一页，讲稿共二十九页哦春92天夏94天秋89天冬90天第二页，讲稿共二十九页哦“太阳坐在他的皇位上，管理着围绕它的一切星球太阳坐在他的皇位上，管理着围绕它的一切星球”哥白尼哥白尼第三页，讲稿共二十九页哦为什么行星绕太阳如此和谐而又有规律地为什么行星绕太阳如此和谐而又有规律地作椭圆运动？作椭圆运动？问题探究第四页，讲稿共二十九页哦2 2 2 2、太阳与行星间的引力太阳与行星间的引力第六章第六章 万有引力与航天万有引力与航天3 3 3 3、万有引力定律万有引力定律第五页，讲稿共二十九页哦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
2、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故，并行星的运动是太阳吸引的缘故，并行星的运动是太阳吸引的缘故，并行星的运动是太阳吸引的缘故，并且力的大小与到太阳距离的平方成且力的大小与到太阳距离的平方成且力的大小与到太阳距离的平方成且力的大小与到太阳距离的平方成反比。反比。反比。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趋势。一切物体都有合并的趋势。万有引力的发展史第六页，讲稿共二十九页哦科学足迹牛顿牛顿 (16431727)(16431727)英国著名的物理学家英国著名的物理学家
3、当年牛顿在前人研当年牛顿在前人研究的基础上，也经过究的基础上，也经过类似这样的思考，并类似这样的思考，并凭借其超凡的数学能凭借其超凡的数学能力和坚定的信念，深力和坚定的信念，深入研究，最终发现了入研究，最终发现了万有引力定律万有引力定律。第七页，讲稿共二十九页哦两大类动力学问题：1.已知力求运动；2.已知运动求力。属于已知运动求力的情况问题l:探究太阳与行星间的相互作用属于那类问题?第八页，讲稿共二十九页哦问题2行星绕太阳运动的轨道是怎样的?由开普勒第一定律可知：行星绕太阳运动轨道是椭圆.第九页，讲稿共二十九页哦行 星轨道半长轴a(106km)轨道半短轴b(106km)水星57.956.7金星
4、108.2108.1地球149.6149.5火星227.9 226.9木星778.3777.4土星1427.01424.8天王星2882.32879.1海王星4523.94523.8问题3若要解决椭圆轨道的运动，根据现在的知识水平，可作如何简化?八大行星轨道数据表第十页，讲稿共二十九页哦建立模型太阳太阳行星行星r太阳太阳行星行星a 简化 行星绕太阳做匀行星绕太阳做匀速圆周运动需要速圆周运动需要向心力，那么，向心力，那么，什么力来提供向什么力来提供向心力呢？心力呢？太阳对行星的引力太阳对行星的引力提供向心力，那么提供向心力，那么这个力的大小跟哪这个力的大小跟哪些因素有关呢？些因素有关呢？F第十一
5、页，讲稿共二十九页哦若已知某行星做匀速圆周运动的轨道半径为若已知某行星做匀速圆周运动的轨道半径为r，线，线速度为速度为v，质量为，质量为m。问题1：行星绕太阳做匀速圆周运动所需要的向心力的表达式是怎样的？问题探究：第十二页，讲稿共二十九页哦问题2：天文观测难以直接得到行星运动的线速度v，但可得到行星的公转周期T，线速度v与公转周期T的关系是怎样的？写出用公转周期T表示的向心力的表达式。消去消去v第十三页，讲稿共二十九页哦问题问题3：不同行星的公转周期是不同的，引力：不同行星的公转周期是不同的，引力跟太阳与行星间的距离关系的表达式中不应跟太阳与行星间的距离关系的表达式中不应出现周期出现周期T，如
6、何消去周期如何消去周期T?开普勒第三定律：开普勒第三定律：消去消去T第十四页，讲稿共二十九页哦科科学学探探究究消去消去v消去消去T关系式中m是受力天体还是施力天体的质量？第十五页，讲稿共二十九页哦科科学学探探究究探究探究1:太阳对行星的引力太阳对行星的引力 FF行行星星太太阳阳F既然太阳对行星有引力，那么行星对太阳有无引力？它有怎样的定量关系？结论一：太阳对行星的引力跟行星的质量成正比，与行星、太阳之间的距离的二次方成反比.第十六页，讲稿共二十九页哦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 F类类比比法法结论二：行星对太阳的引力跟太阳的质量成正比，与行星、太阳之间的距离的二
7、次方成反比.第十七页，讲稿共二十九页哦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 FF 和F 是一对作用力和反作用力，那么可以得出F大小跟太阳质量M、行星质量m有什么关系？G为比例系数，与太阳、行星无关。方向：沿着太阳与行星间的连线。结论三结论三:太阳与行星间太阳与行星间引力的大小与引力的大小与太阳的质量、行星的质量成正比，与两者距离的二次方成反比成正比，与两者距离的二次方成反比第十八页，讲稿共二十九页哦例题1、两颗行星都绕太阳做匀速圆周运动，它们的质量之比m1：m2=p，轨道半径之比r1：r2=q，求它们受到太阳的引力之比F1：F2式中G为比例系数，M为太阳质量。解：根
8、据行星与太阳间的引力表达式：则两行星受到的引力分别为 第十九页，讲稿共二十九页哦地球表面的重力能否延伸到很远的地方，会不会作用到月球上？地球和月球之间的吸引力会不会与地球吸引苹果的力是同一种力呢？拉住月球使它绕地球运动的力，与拉着苹果使它下落的力，以及众行星与太阳之间的作用力也许真的是同一种力，遵循相同的规律?牛顿的思考牛顿的思考第二十页，讲稿共二十九页哦牛顿的猜想牛顿的猜想这些力是这些力是同一种力同一种力，并且都遵从并且都遵从与距离与距离的平方成反比的平方成反比的规的规律律。当然这仅仅是猜想，还当然这仅仅是猜想，还需要事实来检验！需要事实来检验！第二十一页，讲稿共二十九页哦创设情景创设情景
9、月地检验月地检验 r月月R地地第二十二页，讲稿共二十九页哦2 2第二十三页，讲稿共二十九页哦 数据表明，地面物体所受地球的引力，月球所受地球的引力，与太阳、行星间的引力，真的遵从相同的规律！我们的思想还可以更加解放！我们的思想还可以更加解放！是否宇宙中是否宇宙中任意两个任意两个物体之间都物体之间都有有这样的力呢这样的力呢?第二十四页，讲稿共二十九页哦 1、内容：自然界中任何两个物体都是互相吸引的，引、内容：自然界中任何两个物体都是互相吸引的，引力的大小跟这两个物体的质量的乘积成正比，跟它们的力的大小跟这两个物体的质量的乘积成正比，跟它们的距离的二次方成反比距离的二次方成反比.一一、万万有有引引
10、力力定定律律(1)引力常量适用于任何两个物体；引力常量适用于任何两个物体；(2)意义：在数值上等于两个质量都是意义：在数值上等于两个质量都是1kg的物体相距的物体相距1m时的相互作用力。时的相互作用力。G:引力常量引力常量 6.6710-11Nm2/kg2第二十五页，讲稿共二十九页哦 思考：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？例题1、估算两个质量 50 kg 的同学相距 0.5 m 时之间的万有引力约有多大？=6.6710-7 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。解：解：第二十六页，讲稿共二十九页哦 例题例题2 2：那么太阳与地球之间的万有引力又是
11、多大呢？（太：那么太阳与地球之间的万有引力又是多大呢？（太阳的质量为阳的质量为M M=2.010=2.01030 30 kgkg，地球质量为，地球质量为m m=6.0106.01024 24 kgkg，日、地之间的距离为，日、地之间的距离为=1.510=1.51011 11 m)m)3.51022 N 非常大，能够拉断直径为 9000 km9000 km 的钢柱=3.51022N解：解：万有引力的宏观性万有引力的宏观性第二十七页，讲稿共二十九页哦 100多年后，由英国物理学家卡文迪许测出多年后，由英国物理学家卡文迪许测出G值的测量：卡文迪许扭秤实验值的测量：卡文迪许扭秤实验 三三、引引力力常常量量的的测测量量第一个第一个能称出地能称出地球质量的人球质量的人第二十八页，讲稿共二十九页哦扭秤装置T形架金属丝平面镜光源刻度尺第二十九页，讲稿共二十九页哦