開普勒三定律,知識(shí)回顧,開普勒第一定律軌道定律,所有行星都分別在大小不同的橢圓軌道上圍繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)，太陽(yáng)是在這些橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上;,開普勒第二定律面積定律,對(duì)每個(gè)行星來(lái)說(shuō)，太陽(yáng)和行星的連線在相等的時(shí)間掃過(guò)相等的面積;,開普勒第三定律周期定律,所有行星的軌道的半長(zhǎng)軸的三次方跟公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等.,1,行星為什么繞太陽(yáng)如此和諧而又有規(guī)律地做橢圓運(yùn)動(dòng)？,2,萬(wàn)有引力與航天,太陽(yáng)與行星間的引力,3,伽利略,行星的運(yùn)動(dòng)是受到了來(lái)自太陽(yáng)的類似于磁力的作用 ，與距離成反比。,行星的運(yùn)動(dòng)是太陽(yáng)吸引的緣故，并且力的大小與到太陽(yáng)距離的平方成反比。,在行星的周圍有旋轉(zhuǎn)的物質(zhì)(以太)作用在行星上，使得行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)。,開普勒,笛卡爾,胡克,一切物體都有合并的趨勢(shì)。,科學(xué)足跡,4,科學(xué)足跡,牛頓 (16431727) 英國(guó)著名的物理學(xué)家,當(dāng)年牛頓在前人研究的基礎(chǔ)上，并憑借其超凡的數(shù)學(xué)能力和堅(jiān)定的信念，深入研究，最終發(fā)現(xiàn)了萬(wàn)有引力定律。,牛頓在1676年給友人的信中寫道： 如果說(shuō)我看的比別人更遠(yuǎn)，那是因?yàn)槲艺驹诰奕说募绨蛏稀?5,建立模型,思考：行星的實(shí)際運(yùn)動(dòng)是橢圓運(yùn)動(dòng)，但我們還不了解橢圓運(yùn)動(dòng)規(guī)律，那應(yīng)該怎么辦？能把它簡(jiǎn)化成什么運(yùn)動(dòng)呢？,6,建立模型,思考：,行星繞太陽(yáng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)需要向心力，那什么力來(lái)提供向心力？ 這個(gè)力的方向怎樣？,7,建立模型,太陽(yáng)對(duì)行星的引力提供作為向心力，那這個(gè)力大小如何計(jì)算？,8,科學(xué)探究,行星運(yùn)行速度v容易觀測(cè)嗎？哪個(gè)物理量便于觀測(cè)？,討論,9,科學(xué)探究,關(guān)系式中m是受力天體還是施力天體的質(zhì)量？,探究1: 太陽(yáng)對(duì)行星的引力F,請(qǐng)用中文描述這個(gè)關(guān)系式！,太陽(yáng)對(duì)行星的引力跟受力星體的質(zhì)量成正比，與行星、太陽(yáng)距離的二次方成反比.,F,既然太陽(yáng)對(duì)行星有引力，那么行星對(duì)太陽(yáng)有引力嗎？它有怎么樣定量的關(guān)系？,10,科學(xué)探究,探究2: 行星對(duì)太陽(yáng)的引力F,11,科學(xué)探究,探究3: 太陽(yáng)與行星間的引力F,G為比例系數(shù)，與太陽(yáng)、行星無(wú)關(guān)。,方向：沿著太陽(yáng)與行星間的連線 。,12,6.2 6.3萬(wàn)有引力定律第二課時(shí),1、寫出萬(wàn)有引力公式，寫出常量G的大小及單位，并指出其物理意義。 2、環(huán)繞天體(m)沿軌道半徑(r)繞中心天體(M)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，寫出環(huán)繞天體向心力表達(dá)式；推導(dǎo)向心加、線速度、角速度、周期公式；,13,萬(wàn)有引力定律內(nèi)容:,(1)自然界中任何兩個(gè)物體都相互吸引,引力的大小與物體的質(zhì)量m1和m2的乘積成正比,與它們之間距離r的二次方成反比.,14,公式: 如果用m1和m2表示兩個(gè)物體的質(zhì)量,用r表示它們之間的距離, 則,式中G=6.67×10-11Nm2/kg2,叫萬(wàn)有引力恒量.它在數(shù)值上等于兩個(gè)質(zhì)量都是1kg的物體相距1m時(shí)的相互作用力.,15,(3)公式的適用條件,任何兩個(gè)有質(zhì)量的物體間都有相互吸引力。但公式只適用于兩質(zhì)點(diǎn)、或兩質(zhì)量均勻的球體、或一個(gè)質(zhì)點(diǎn)和一個(gè)質(zhì)量均勻的球體或球殼間。,16,（4）距離r的確定: 萬(wàn)有引力定律中兩個(gè)物體的距離, 對(duì)于相距很遠(yuǎn)可以看作質(zhì)點(diǎn)的物體,就是指兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)間的距離;對(duì)于均勻的球體, 就是指兩個(gè)球心間的距離.對(duì)于一個(gè)質(zhì)點(diǎn)和一均勻球體，就是指質(zhì)點(diǎn)到球心的距離。 強(qiáng)調(diào):r不可能為零.,17,4.引力恒量的測(cè)定:(1789年英國(guó)物理學(xué)家卡文迪許）,18,測(cè)量原理介紹:扭秤達(dá)到平衡時(shí),引力矩等于石英絲的阻力矩. 石英絲轉(zhuǎn)角可由鏡尺測(cè)出,由石英絲轉(zhuǎn)角可知扭力矩等于引力矩,從而可測(cè)得萬(wàn)有引力,進(jìn)而可測(cè)引力恒量G.,實(shí)驗(yàn)意義: 證實(shí)了萬(wàn)有引力定律 測(cè)定了引力恒量，使得萬(wàn)有引力定律有了實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。,19,說(shuō)明：,（1）地球上的物體受到的重力是由于地球的吸引而使物體受到的力，但重力不完全就是地球?qū)ξ矬w的萬(wàn)有引力。在一般情況下，重力和萬(wàn)有引力無(wú)論在大小還是在方向上都略有偏差，但在通常處理問(wèn)題時(shí)，可以認(rèn)為物體受到的重力等于地球?qū)λ娜f(wàn)有引力。 我們將在后面學(xué)習(xí)：破解重力變化之變謎,20,(2）萬(wàn)有引力在天體之間起著決定性的作用，對(duì)于質(zhì)量比較小的物體或微觀粒子萬(wàn)有引力很小，通?？珊雎圆挥?jì)。,21,牛頓是如何進(jìn)行“月-地檢驗(yàn)”的？ 即如何證明：地球?qū)υ虑虻淖饔昧εc地面上物體的重力（地球?qū)Φ孛嫔衔矬w的引力）是同性質(zhì)的力？,22,基本想法是: 如果重力和星體間的引力是同一性質(zhì)的力,都與距離的二次方成反比關(guān)系,那么月球繞地球做近似圓周運(yùn)動(dòng)的向心加速度就應(yīng)為地面重力加速度的1/3600,因?yàn)樵滦牡降匦牡木嚯x是地球半徑的60倍。 已知月球到地心的距離是3.85×108米,月球的周期是27.3天,地球半徑是6.4×106米.由此算出月球的向心加速度，對(duì)比地面的重力加速度，看是不是1/3600。,23,思路導(dǎo)引：1、設(shè)地球質(zhì)量為M ，月球質(zhì)量為m，月球繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑為r，引力常量為G ，則月球所需向心力是多大？向心加速度為多大？ 2、設(shè)地球質(zhì)量為M，地球半徑為R，地面上相對(duì)地球靜止不動(dòng)的物體的質(zhì)量為m，不考慮地球自轉(zhuǎn)，地球表面的重力加速度為g,則物體的重力與地球?qū)ξ矬w的引力有什么關(guān)系？ 3、通過(guò)以上兩問(wèn)，試導(dǎo)出月球的向心加速度與地球表面重力加速度及r、R之間的關(guān)系式； 4、已知月球的軌道半徑r，周期T ，月球的向心加速度還能如何計(jì)算？,24,以上分析，隱含了本章處理問(wèn)題時(shí)兩個(gè)很重要的思路：,1、中心天體對(duì)環(huán)繞天體的萬(wàn)有引力，提供環(huán)繞天體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)所需向心力。 -地月模型 公式： 2、忽略中心天體的自轉(zhuǎn)，中心天體表面上物體的重力，等于中心天體對(duì)物體的萬(wàn)有引力。 -地物模型 公式：,25,1、關(guān)于行星對(duì)太陽(yáng)的引力的說(shuō)法中正確的是（ ） A.行星對(duì)太陽(yáng)的引力與太陽(yáng)對(duì)行星的引力是同一性質(zhì)的力 B.行星對(duì)太陽(yáng)的引力與太陽(yáng)的質(zhì)量成正比，與行星的質(zhì)量無(wú)關(guān) C.太陽(yáng)對(duì)行星的引力大于行星對(duì)太陽(yáng)的引力 D.行星對(duì)太陽(yáng)的引力大小與太陽(yáng)的質(zhì)量成正比，與行星距太陽(yáng)的距離成反比,隨堂練習(xí),A,26,1.太陽(yáng)對(duì)行星的引力大小公式F=GMm/r2有同學(xué)說(shuō)，此公式也同樣適用于求地球?qū)υ虑蚧虻厍驅(qū)Φ厍蛐l(wèi)星的引力，你認(rèn)為對(duì)嗎？說(shuō)明理由。,27,2、僅用引力常量G、地球半徑R和重力加速度g、你能求出地球的質(zhì)量嗎？,28,3、火星的質(zhì)量和半徑分別約為地球的 和 ，若地球表面的重力加速度為10m/s2，求火星表面的重力加速度。,29,4.火星半徑是地球的一半，火星的質(zhì)量約為地球的1/9，那么地球表面質(zhì)量為50Kg的人受到地球的引力約為火星表面同質(zhì)量物體受到火星引力的多少倍？,30,5、地球到太陽(yáng)的距離約為水星到太陽(yáng)距離的2.56倍，那么地球和水星繞太陽(yáng)運(yùn)轉(zhuǎn)的周期之比和線速度之比分別為多少？,31,