粤万有引力定律课件

第一节 万有引力定律,浩瀚的宇宙，群星璀璨，自古以来就吸引着人们探索其中的奥秘。是什么力量使它们如此和谐而又有规律的运动着呢？,两个螺旋形星系相互碰撞,蚂蚁星云,距地球两千八百万光年的宽边帽星系,太阳,第一节 万有引力定律,第三章,万有引力定律及其应用,托 勒 密,地,心,说,地球是宇宙的中心,并且静止不动,一切行星围绕地球做圆周运动,托 勒 密,地,心,说,“地心说”行星运行图,根据托勒密的行星运行图，行星在绕地球做匀速圆周运动的同时，也在各自的轨道上围绕某一个圆心做圆周运动，这两种运动的复合，构成了行星的运动。,日,心,说,哥白尼,太阳是宇宙的中心,并且静止不动,一切行星都围绕太阳做匀速圆周运动。,日,心,说,哥白尼,“日心说”和宗教的主张是相反的。为宣传和捍卫这个学说，意大利学者布鲁诺被宗教裁判所活活烧死。伽利略受到残酷的迫害，后人把历史上这桩勇敢的壮举形容为：“哥白尼拦住了太阳，推动了地球。”,“日心说”行星运行图,“,日心说,”,是,绝对正确的,吗？,“日心说”也并不是绝对正确的，因为太阳只是太阳系的一个中心天体，而太阳系只是宇宙中众多星系之一，所以太阳并不是宇宙的中心，也不是静止不动的,。,思考?,十七世纪，德国人开普勒在“日心说”的基础上，整理了他的老师，丹麦人第谷,20,多年观测行星运动的数据后，经过四年艰苦计算，总结了关于行星运动的三条规律，即：,开普勒行星运动定律：开普勒（,1571-1630,）,Joanhes,Kepler,开普勒第一定律,（椭圆轨道定律）,所有行星分别在大小不同的轨道上围绕太阳运动。太阳在这些椭圆的一个焦点上。,开普勒第二定律,对任意行星来说，他与太阳的连线在相等的时间内扫过相等的面积。,开普勒第三定律,行星绕太阳运动轨道半长轴的立方与运动周期的平方成正比。,实际上，行星的轨道和圆十分接近，在高中阶段的研究中我们按圆轨道处理，这样就可以说：,行星绕太阳运动的轨道十分接近圆，太阳处在圆心。,对某一行星来说，它绕太阳做圆周运动的角速度（线速度）大小不变，即行星做匀速圆周运动。,所有行星轨道半径的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等。,二、万有引力定律的发现,开普勒的行星运动规律只是对行星如何绕太阳运动作了确切的描述，并没有说明是什么原因使它们在各自的轨道上运动。科学家提出各种猜想：,开普勒,伽利略,笛卡儿,胡克,行星运动是“惯性”自行维持的,行星运动是太阳磁力吸引的缘故,太阳的旋涡带动行星和卫星一起运动,行星运动是太阳引力的缘故,思考：,（,1,）苹果熟了，为什么会落到地上而不是天上？,（,2,）苹果树不论长得矮还是高，树上的苹果都会落地。由此可知，即使苹果长到月球那么高，照样会落地。那么，月球为何没有落地呢？,（,3,）苹果树上的苹果相对地球静止，在重力的作用下，因此会落到地面；若月球相对于地球静止，月球也将像苹果一样的落回地面。月球上的苹果若具有月球一样的运动速度，它也将像月球一样不落回地面。能否假设月球和苹果受到同一性质的力呢？,月球绕地球做圆周运动，需要向心力，这个向心力就是地球对月球的引力,。,如果水平抛出的速度足够大，苹果就不会落回地面，而是绕地球做圆周运动，这样苹果和月球的运动不就是一样的吗？,由此猜想：苹果受到的重力和月球受到的引力可能就是同一性质的力。,是否任意两个物体之间都存在相互的吸引力呢？,牛顿在前人研究的基础上，经过一系列的想象、假设、理想实验、类比、归纳，总结了地球对地面上的物体的引力、太阳对行星的引力、以及行星对卫星的引力，都遵守相同的规律，是同一性质的力。牛顿把这种引力规律做了推广，终于发现了万有引力定律，发表于他,1687,年出版的,自然哲学的数学原理,中。,宇宙间任意两个有质量的物体间都存在相互吸引，引力的大小与两物体质量的乘积成正比，与它们之间的距离的二次方成反比。,数学表达式为：,G,为引力常数，现精确实验测得,G,=6.6710,11,Nm,2,/kg,2,万有引力定律：,【,说明,】,1.,m,1,和,m,2,表示两个物体的质量，,r,表示他们的距离，,2,.G,为引力常数。,G,=6.6710,11,Nm,2,/kg,2,G,的物理意义,两质量各为,1,kg,的物体相距,1,m,时万有引力的大小。,【,说明,】,万有引力定律的：,普遍性；相互性；宏观性；特殊性；适用条件；,【,注意,】,万有引力公式适用于可视为质点的物体；,r,质点间的距离（球心距）。,引力常数的测定,卡文迪许,(,英国,),扭秤,G,=6.6710,11,Nm,2,/kg,2,引力常量的物理意义,它在数值上等于两个质量都是,1,kg,的物体相距,1,m,时的相互作用力。,万有引力定律的适用条件：,适用于两个,质点,或者两个,均匀球体,之间的相互作用。（两物体为均匀球体时，,r,为两球心间的距离）,万有引力定律发现的重要意义,：,万有引力定律的发现，对物理学、天文学的发展具有深远的影响。它把地面上物体运动的规律和天体运动的规律统一了起来。在科学文化发展上起到了积极的推动作用，解放了人们的思想，给人们探索自然的奥秘建立了极大的信心，人们有能力理解天地间的各种事物。,几种引力的比较,【,例题,】,地球的半径为,R,0,质量为,M,一个质量为,m,的质点，放在地球表面,则物体受到的重力是多大,?,设地球表面的重力加速度为,g,0,则,g,0,=?,若将质量为,m,的质点，放在距地球表面,h,高处,则物体受到的重力是多大,?,此处的重力加速度,g=?,距地球表面,h=2,R,0,高处的重力加速度是地球表面加速度的多少倍,?,