万有引力定律是怎样发现的课件沪科版必修.ppt

5 2万有引力定律是怎样发现的 核心要点突破 课堂互动讲练 课前自主学案 知能优化训练 5 2 课标定位 学习目标 1 了解人类对天体运动认识的发展史 理解开普勒三大定律 2 了解万有引力定律得出的思路和过程 3 理解万有引力及万有引力定律的含义并会推导 重点难点 重点 1 行星运动的三大定律的内容及理解 2 万有引力定律的理解及应用 难点 万有引力定律的推导及条件的理解 课前自主学案 一 托勒密集古代天文学研究之大成公元150年 托勒密构筑了宇宙 的九重天模型 他的这个模型能够预报相当长时间内的 和 的发生等 二 哥白尼迎来了科学的春天1 波兰天文学家哥白尼认为 是宇宙的中心 地球和其他行星都绕 做匀速圆周运动的学说 又称 日心地动说 或 日心体系 地心体系 行星位置 日食 月食 太阳 太阳 2 哥白尼运用他的模型 不仅算出了每颗行星绕太阳运行的 而且第一次算出了每颗行星到太阳的 三 开普勒提出行星运动三定律1 第一定律 轨道定律 所有行星围绕太阳运动的轨道都是 太阳处于所有椭圆的一个 上 2 第二定律 面积定律 对于每一颗行星而言 太阳和行星的连线在相等的时间内扫过相等的 周期 距离 椭圆 公共焦点 面积 3 第三定律 周期定律 所有行星轨道 与 的比值都相等 用公式表示为 式中k是与行星无关的常量 开普勒三定律同样适用于卫星绕行星的运动 只是比值k的大小有所不同 半长轴的立方 公转周期的平方 四 发现万有引力的过程1 关于行星运动原因的猜想 1 英国的吉尔伯特猜想行星是靠太阳发出的 维持绕日运动的 2 法国数学家笛卡儿提出的 假设 3 法国天文学家布利奥首先提出 假设 磁力 漩涡 平方反比 2 站在巨人肩上的牛顿 1 三大困难 困难之一 无数学工具解决曲线运动问题 困难之二 缺乏理论工具计算天体各部分对行星产生力的总效果 困难之三 众多天体的引力和相互干扰问题无法解决 2 牛顿利用 知识 运用 的概念 把庞大天体的质量集中于 提出了万有引力定律 微积分 质点 球心 吸引 质量的乘积 距离的二次方 五 万有引力定律1 内容 自然界中任何两个物体都是相互 的 引力的大小跟这两个物体的 成正比 跟它们的 成反比 2 公式 式中质量的单位用kg 距离的单位用m 力的单位用N G为引力常量 通常取G 6 67 10 11N m2 kg2 3 卡文迪许实验英国物理学家卡文迪许利用 测出了引力常量 由于卡文迪许测出引力常量G 才使得 有了真正的实用价值 知道G的值后 利用 便可计算天体的质量 扭秤 万有引力定律 万有引力定律 思考感悟苹果落向地球而不是地球向上碰到苹果 是苹果对地球的引力小于地球对苹果的引力吗 提示 苹果与地球间的引力是大小相等的 由于地球质量大 不可能产生明显的加速度 核心要点突破 一 对开普勒三大定律的理解1 开普勒第一定律 轨道定律 明确行星的轨道都是椭圆 但椭圆轨道都很接近圆 中学阶段分析和处理天体运动时 可将行星的椭圆轨道简化为圆轨道来处理 2 开普勒第二定律 面积定律 指出对于每一个行星 其与太阳的连线在相等的时间内扫过相等的面积 这一定律反映出同一颗行星在远日点的速率小于近日点的速率 特别提醒 1 k是一个与行星无关的常量 在不同的星系中k值不同 k值只与系统的中心天体有关 2 T是公转周期 不是自转周期 即时应用 即时突破 小试牛刀 1 关于天体的运动轨道和相对位置 下列说法中正确的是 A 所有天体绕另一天体运动的轨迹均为椭圆B 人造地球卫星的轨迹也应该是椭圆 而不同的人造地球卫星椭圆轨道的焦点都是同一个C 太阳的位置总在太阳系中各大行星绕太阳运动轨道的焦点上 因此 太阳是绝对静止的恒星D 任何中心天体与绕其运动的天体之间 相对位置是保持不变的 解析 选AB 根据开普勒第一定律 即轨道定律 一个天体绕另一个天体运动时 绕行天体的轨迹都是椭圆 即使是人造天体 卫星 航天器等也应如此 而且 中心天体位于各个椭圆轨道的焦点上 所以A B正确 选项C错在认为太阳是绝对静止的恒星 宇宙万物间 绝对静止的物体和天体是不存在的 中心天体和绕其运动的天体的相对位置随着环绕运动天体位置的变化而变化 不变的是中心天体始终位于椭圆轨道的焦点上 故D项是错误的 二 对万有引力定律的理解1 万有引力特点的理解 1 万有引力存在于宇宙间任何有质量的两个物体之间 是自然界中一种基本相互作用的规律 2 两个物体间的万有引力是一对作用力与反作用力 2 对万有引力定律的理解 图5 1 1 即时应用 即时突破 小试牛刀 3 地球的半径为6 37 106m 地球质量为5 98 1024kg 地球表面上质量为1 0kg的物体受到的地球的万有引力是 N 若g 9 8m s2 物体受到的重力为 N 比较它们的差别 答案 9 8299 8在地球表面及其附近 物体受到的万有引力近似等于物体的重力的大小 课堂互动讲练 飞船沿半径为R的圆周绕地球运动 其周期为T 地球半径为R0 如果飞船要返回地面 可在轨道上某点A处将速率降到适当数值 从而使飞船沿着以地心为焦点的椭圆轨道运动 椭圆与地球表面在B点相切 如图5 1 2所示 求飞船由A点到B点所需的时间 图5 1 2 2011年河南开封高一期末 如图5 1 3所示 在距一质量为M 半径为R 密度均匀的球体R处有一质量为m的质点 此时 M对m的万有引力为F1 当从M中挖去一半径为R 2的球体时 剩下部分对m的万有引力为F2 则F1和F2的比是多少 图5 1 3 方法总结 运用 割补 求合力的方法应注意 所 割 或所 补 的物体应是质量分布均匀的物体 否则其质心位置不在其几何中心 答案 A 本部分内容讲解结束 点此进入课件目录 按ESC键退出全屏播放 谢谢使用