1.3萬有引力定律及其應(yīng)用,1.3.1萬有引力定律,一、天體究竟做怎樣的運(yùn)動觀圖助學(xué),如圖所示是太陽系中行星運(yùn)行示意圖，請思考：行星繞太陽運(yùn)動的軌跡是圓還是橢圓？行星繞太陽運(yùn)動有哪些規(guī)律？,1.地心說：_是宇宙的中心，而且是靜止不動的，太陽、月亮以及其他行星都繞_運(yùn)動。代表人物是_。2.日心說：_是宇宙的中心，而且是靜止不動的，地球以及其他行星都繞太陽運(yùn)動。代表人物是_。3.開普勒行星運(yùn)動定律(1)開普勒第一定律(軌道定律)內(nèi)容：所有的行星圍繞太陽運(yùn)動的軌道都是_，太陽位于橢圓的一個_上。如圖所示。,地球,地球,托勒密(古希臘),太陽,哥白尼(波蘭),橢圓,焦點(diǎn),理解：開普勒第一定律說明不同行星繞太陽運(yùn)動時的橢圓軌道雖然不同，但有一個_的焦點(diǎn)。(2)開普勒第二定律(面積定律)內(nèi)容：行星和太陽之間的連線，在相等的時間內(nèi)掃過_的面積。如圖所示。,共同,理解：行星靠近太陽的過程中都是向心運(yùn)動，速度_，在近日點(diǎn)速度最_；行星遠(yuǎn)離太陽的過程中都是離心運(yùn)動，速度_，在遠(yuǎn)日點(diǎn)速度最_。,相同,增大,大,減小,小,平方,立方,無關(guān),有關(guān),理解概念,判斷下列說法是否正確。(1)太陽系中所有行星都繞太陽做橢圓運(yùn)動。()(2)太陽系中各行星到太陽的距離各不相同。()(3)圍繞太陽運(yùn)動的各行星的速率是不變的。()(4)太陽系中越是離太陽遠(yuǎn)的行星，運(yùn)行周期就越大。(),二、萬有引力定律觀圖助學(xué),如圖是牛頓對蘋果落地的思考的畫面，請思考：蘋果為什么會落向地面？蘋果對地球有作用力嗎？,1.內(nèi)容：宇宙間的一切物體都是互相吸引的。兩個物體間引力的方向在它們的_上，引力的大小跟它們的_成正比，跟它們之間的_成反比。,連線,質(zhì)量的乘積,距離的二次方,說明：(1)G為引力常數(shù)，其數(shù)值由英國科學(xué)家_測量得出，常取G_Nm2/kg2。(2)r為兩個質(zhì)點(diǎn)間的距離或質(zhì)量均勻的兩個球體的_之間的距離。,卡文迪許,6.671011,球心,理解概念,判斷下列說法是否正確。(1)萬有引力定律公式中G為引力常數(shù)，與兩個物體的質(zhì)量無關(guān)。()(2)不能看作質(zhì)點(diǎn)的兩物體間不存在相互作用的引力。()(3)行星繞太陽運(yùn)動的橢圓軌道可以近似地看作圓形軌道，其向心力來源于太陽對行星的引力。(),對開普勒定律的理解,要點(diǎn)歸納1.開普勒第一定律解決了行星軌道問題行星的運(yùn)行軌道都是橢圓，不同行星軌道的半長軸不同，即各行星的橢圓軌道大小不同，但所有軌道都有一個共同的焦點(diǎn)，太陽在此焦點(diǎn)上。因此開普勒第一定律又叫焦點(diǎn)定律。,2.開普勒第二定律解決了行星繞太陽運(yùn)動的速度大小問題(1)如圖1所示，如果時間間隔相等，由開普勒第二定律知，面積SASB，可見離太陽越近，行星在相等時間內(nèi)經(jīng)過的弧長越長，即行星的速率越大。因此開普勒第二定律又叫面積定律。,圖1(2)近日點(diǎn)、遠(yuǎn)日點(diǎn)分別是行星距離太陽的最近點(diǎn)、最遠(yuǎn)點(diǎn)。同一行星在近日點(diǎn)速度最大，在遠(yuǎn)日點(diǎn)速度最小。,3.開普勒第三定律解決了行星周期的長短問題,圖2,試題案例例1(多選)關(guān)于行星繞太陽運(yùn)動的說法正確的是()A.太陽系中的八大行星有一個共同的軌道焦點(diǎn)B.太陽系中的八大行星的軌道有的是圓形，并不都是橢圓C.行星的運(yùn)動方向總是沿著軌道的切線方向D.行星的運(yùn)動方向總是與它和太陽的連線垂直解析太陽系中的八大行星繞太陽運(yùn)動的軌道都是橢圓，而太陽位于八大行星橢圓軌道的一個公共焦點(diǎn)上，選項(xiàng)A正確，B錯誤；行星的運(yùn)動是曲線運(yùn)動，運(yùn)動方向總是沿著軌道的切線方向，選項(xiàng)C正確；行星從近日點(diǎn)向遠(yuǎn)日點(diǎn)運(yùn)動時，行星的運(yùn)動方向和它與太陽連線的夾角大于90，行星從遠(yuǎn)日點(diǎn)向近日點(diǎn)運(yùn)動時，行星的運(yùn)動方向和它與太陽連線的夾角小于90，選項(xiàng)D錯誤。答案AC,針對訓(xùn)練1(多選)關(guān)于衛(wèi)星繞地球的運(yùn)動，根據(jù)開普勒定律，可以推出的正確結(jié)論有()A.人造地球衛(wèi)星的軌道都是橢圓，地球在橢圓的一個焦點(diǎn)上B.衛(wèi)星繞地球運(yùn)動的過程中，其速率與衛(wèi)星到地心的距離有關(guān)，距離小時速率小C.衛(wèi)星離地球越遠(yuǎn)，周期越大,答案AC,萬有引力定律,觀察探究,如圖3所示，天體是有質(zhì)量的，人是有質(zhì)量的，地球上的其他物體也是有質(zhì)量的。,圖3(1)任意兩個物體之間都存在萬有引力嗎？為什么通常兩個物體間感受不到萬有引力，而太陽對行星的引力可以使行星圍繞太陽運(yùn)轉(zhuǎn)？(2)地球?qū)θ说娜f有引力與人對地球的萬有引力大小相等嗎？,答案(1)任意兩個物體間都存在著萬有引力。但由于地球上物體的質(zhì)量一般很小(相比于天體質(zhì)量)，地球上兩個物體間的萬有引力遠(yuǎn)小于地面對物體的摩擦力，通常感受不到，但天體質(zhì)量很大，天體間的引力很大，對天體的運(yùn)動起決定作用。(2)相等。它們是一對相互作用力。,探究歸納1.測定G值的意義(1)證明了萬有引力定律的存在；(2)使萬有引力定律有了真正的實(shí)用價值。2.萬有引力定律的適用條件,(2)當(dāng)物體不能看成質(zhì)點(diǎn)時，可以把物體假想分割成無數(shù)個質(zhì)點(diǎn)，求出物體上每一個質(zhì)點(diǎn)與另一個物體上所有質(zhì)點(diǎn)間的萬有引力，然后求合力。,試題案例例2(多選)下列說法正確的是(),解析萬有引力定律適用于兩質(zhì)點(diǎn)間的相互作用，當(dāng)兩球體質(zhì)量分布均勻時，可認(rèn)為球體質(zhì)量分布在球心，然后計(jì)算萬有引力，故A、D項(xiàng)正確；當(dāng)r0時，兩物體不能視為質(zhì)點(diǎn)，萬有引力定律不再適用，B項(xiàng)錯誤；大球M周圍物體對小球m的引力的合力為零，故C項(xiàng)錯誤。答案AD,萬有引力的特點(diǎn)1.萬有引力的普遍性。萬有引力不僅存在于星球間，任何客觀存在的有質(zhì)量的物體之間都存在著這種相互吸引力。2.萬有引力的相互性。兩個物體相互作用的引力是一對作用力和反作用力，它們大小相等，方向相反，分別作用于兩個物體上。3.萬有引力的宏觀性。在通常情況下，萬有引力非常小，只是在質(zhì)量巨大的星球間或天體與天體附近的物體間，它的存在才有實(shí)際的物理意義。,針對訓(xùn)練2(多選)如圖4所示，三顆質(zhì)量均為m的地球同步衛(wèi)星等間隔分布在半徑為r的圓軌道上，設(shè)地球質(zhì)量為M，半徑為R。下列說法正確的是(),圖4,答案BC,重力與萬有引力的關(guān)系,地球?qū)ξ矬w的引力是物體受到重力的根本原因，但重力又不完全等于引力，這是因?yàn)榈厍蛟诓煌５刈赞D(zhuǎn)，地球上的一切物體都隨著地球的自轉(zhuǎn)而繞地軸做勻速圓周運(yùn)動，這就需要向心力，這個向心力來自地球?qū)ξ矬w的引力F，它是引力的一個分力，如圖5所示，引力F的另一個分力才是物體的重力mg。,圖5,1.重力與緯度的關(guān)系在赤道上時，引力F、重力mg、向心力F向三力同向，滿足FF向mg。在兩極時，由于向心力F向0，則mgF。在其他位置，mg、F與F向不在一條直線上，遵從平行四邊形定則，同一物體在赤道處向心力最大，重力最小，并且重力隨緯度的增加而增大。而且重力的方向豎直向下，并不指向地心，只有在赤道和兩極，重力的方向才指向地心。,2.重力、重力加速度與高度的關(guān)系,(1)該位置處的重力加速度g是地面處重力加速度g的多少倍？(2)該位置距地球表面的高度h為多大？,