必修二第三章第一节万有引力定律.ppt

到底是什么原因使行星在各自的轨道上运动呢？ * -----------授课老师：林燕 天体究竟是做什么运动？ 地心说是长期盛行于古代欧洲的宇宙学说。它最初由古希腊学者欧多克斯在公元前三世纪提出，后来经托勒密（90-168）进一步发展而逐渐建立和完善起来。 地球是宇宙的中心，太阳、月球以及其他所有星球都是绕地球运动。 托 勒 密 一、天体究竟做怎样的运动 1、地心说：地球是宇宙的中心，地球静止不动，太阳、月亮及其他行星都绕地球运动，代表人物是托勒密。 思考: 为什么“地心说”能占领较长的统治时间？ （1）、符合人们的日常经验。如：太阳从东边升起，从 西边落下。 （2）、符合当时在政治上占统治地位的宗教神学观点。 约在公元前260年，古希腊天文学家阿利斯塔克最早提出了日心说的观点。但真正发展并完善日心说的，是来自波兰的哥白尼（1473-1543）。 宇宙的中心是太阳，所有行星都在绕太阳运动。 哥 白 尼 2、日心说：太阳是宇宙的中心，太阳是静止不动的，地球和其他行星都绕太阳运动，代表人物是哥白尼。 一、天体究竟做怎样的运动 思考：为什么“日心说”能战胜”地心说”? （1）“日心说”所以能够战胜“地心说”是因为很多“地心说”不能解释的现象“日心说”则能说明，就是说“日心说”比“地心说”更科学、更接近事实。 （2）哥白尼的”日心说”对行星运动的描述更简明清晰，不仅迈出了人类认识宇宙历程中最艰难而又最重要的一步，而且冲破了中世纪教会神学对人们思想的禁锢，使人们认识到地球只不过是绕太阳运动的一颗普通行星，揭开了近代自然科学革命的序幕。 局限性： 开 普 勒 第一定律： (轨道定律) 第二定律： (面积定律) 所有的行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在所有椭圆的一个焦点上。 行星和太阳的连线，在相等的时间内扫过相同的面积。 同一颗行星在近日点的速率大于远日点的速率. 低轨高速 第三定律： (周期定律) R3 T2 = k 注意： 1、K与行星无关，只与“中心天体”---太阳质量有关。 2、T是公转周期，不是自转周期。 所有行星的椭圆轨道的半长轴的立方跟公转周期的平方的比值都相等。 火星 地球 F F 太阳 R O A B 1 2 开普勒三定律透析： (1)开普勒三定律不仅适用于行星绕太阳的运动，也适用于 卫星绕地球的运动，还适用于其他天体绕某一中心天体的运动． (2)周期定律和比例系数 k 是一个与行星质量无关的常量， 但不是恒量．只有绕同一天体运行的行星或卫星，它们半长轴 的立方与公转周期的平方之比才是同一常数．在不同的星系中， k 值不同．k 只与中心天体有关． 牛顿关于苹果落地的思考： (1)苹果为什么会落地? 如果苹果树长到月球那么高,苹果会落到地面上吗? 月球为什么不落到地球上呢? (2)如果在地球表面附近把苹果水平抛出，苹果的运动能和月球的运动一样吗？ 猜想1：苹果所受的重力和月球所受的引力可能是同一性质的力。 猜想2：行星绕太阳的运动和卫星绕行星的运动相似,故行星对它的卫星的引力、太阳对行星的引力可能是同一性质的力。 猜想3：既然一切天体之间有引力，地球与物体之间有引力。那么，所有物体之间可能存在相互吸引的力。 苹果落地的思考：万有引力定律的发现 1.万有引力定律内容：宇宙间任何两个有质量的物体间都存在相互吸引，其大小与两物体的质量乘积成正比，与它们间距离的平方成反比。 2.数学表达式： (由牛顿于1687年在其出版的《自然哲学的数学原理》一书中提出.) 3.引力常数G：由卡文迪许利用扭秤测得。G适用于任何两个物体，它在数值上等于质量都是1kg的物体相距1m时的相互作用力。 4.万有引力定律公式的适用条件 (1) 适用于计算两个质点间相互作用. (2)两个质量分布均匀的球体间的相互用，可用公式计算，其中r是两个球体球心的距离。 (3)一个均匀球体与球外一个质点间的万有引力,可用公式计算，其中r是球心到质点间的距离。 (4)两个物体间的距离远大于物体本身的大小时,公式也近似适用，其中r是两物体中心间的距离。 5.对万有引力定律的理解 (1)普遍性： 万有引力不仅存在太阳与行星、地球与月球之间，宇宙间任何两个有质量的物体之间都存在着这种相互吸引的力。 (2)相互性： 两个有质量的物体之间的万有引力是一对作用力与反作用力，总是满足大小相等、方向相反，作用在两个物体上。 (3)宏观性： 在地面上的一般物体之间，由于质量比较小物体间的万有引力比较小，与其他力比较可忽略不计,但在质量巨大的天体之间,或天体与其附近的物体之间,万有引力起