7.2 万有引力定律 课件（35张PPT）

第7章 万有引力与宇宙航行 第 2 节 万有引力定律 1、能运用开普勒第三定律和牛顿运动定律推导行星与太阳之间作用力的表达式。 2、体会从行星运动规律到万有引力定律的建立过程。 3、理解万有引力定律的内容、含义及适用条件。 4、认识万有引力定律的普遍性，并能用来解决实际问题。 各行星都围绕着太阳运行，说明太阳与行星之间的引力是使行星如此运动的主要原因。 引力的大小和方向能确定吗？ 行星为什么会绕太阳运动？ 牛顿 (1643—1727) 英国著名的物理学家 当年牛顿在前人研究的基础上，也经过类似的思考，并凭借其超凡的数学能力和坚定的信念，深入研究，最终发现了万有引力定律. 太阳 行星 a 诱思：简化为圆周运动后，行星绕太阳运动可看成匀速圆周运动还是变速圆周运动？为什么？ 简化 行星绕太阳做匀速圆周运动需要的向心力由什么力来提供呢？ 这个力的方向怎样？ 1.模型建构 太阳对行星的引力提供向心力，那这个力大小有什么样的定量关系？ F 太阳M 行星m r v 2.推导太阳与行星的引力 F 太阳M 行星m v 问题1天文观测难以直接得到行星运动的线速度v，但可得到行星的公转周期T，写出用公转周期T表示的向心力的表达式。 问题2：不同行星的公转周期是不同的，引力跟太阳与行星间的距离关系的表达式中不应出现周期T， 如何消去周期T? 消去T 开普勒第三定律 关系式中m是受力天体还是施力天体的质量？ r F 太阳M 行星m v ????′ ? ????∝????????2 ? ????′∝????????2 ? 作用力 反作用力 太阳对行星的引力 行星对太阳的引力 牛顿第三定律 ????∝????????????2 ? ????=????????????????2 ? G为比例系数，与太阳、行星无关 方向：沿着太阳与行星间的连线 结论: 太阳与行星间引力的大小与太阳的质量、行星的质量成正比，与两者距离的二次方成反比 太阳与行星间引力 (1)太阳与行星间引力的方向沿着两者的连线。(　　) (2)太阳与行星间的引力公式F=G????太????????2中，G与太阳、行星都没有 关系。(　　) (3)太阳对行星的引力大小等于行星对太阳的引力大小。(　　) (4)太阳对行星的引力与行星的质量成正比，与太阳的质量无关。 (　　) ? √ √ √ × 牛顿的思考： 1、地球和月球之间的吸引力会不会与地球吸引苹果的力是同一种力呢？ 2、地球表面的重力能否延伸到很远的地方，会不会作用到月球上？ 3、拉住月球使它绕地球运动的力，与拉着苹果使它下落的力，以及众行星与太阳之间的作用力也许真的是同一种力，遵循相同的规律? 1.检验目的：检验地球绕太阳运动、月球绕地球运动的力与地球对树上苹果的吸引力是否为 的力。 同一性质 地球对月球的引力: 月球绕地球公转的加速度： 1、先假定地球对月球的引力和太阳与行星间的作用力是同一种力. R r “月———地”检验示意图 地球对苹果的引力: 2、假设地球对苹果的吸引力也是同一种力 苹果下落的加速度: 月球轨道半径： r ≈ 60R ????月????果=1602 ? r 2.检验原理： 在牛顿的时代，已能比较精确测定： 月球与地球的距离 r≈60R=3.84×108m 月球公转周期T =27.3天≈2.36×106 s 地球的自由落体加速度 g=9.8m/s2 求月球公转的向心加速度： 实际测量计算与假设的理论推导结果一致,数据表明，地面物体所受地球的引力，月球所受地球的引力，与太阳、行星间的引力，真的遵从相同的规律！ 我们的思想还可以更加解放！是否宇宙中任意两个物体之间都有这样的力呢? 3、数据计算验证 1.(2023·重庆市高一期中)牛顿进行了著名的月—地检验，验证了使苹果下落的力和使月球绕地球运动的力是同一种性质的力，同样遵从“平方反比”规律。在进行月—地检验时，不需要用到的物理量是 A.月球公转的周期 B.地球的半径 C.地表的重力加速度 D.地球自转的周期 √ 既然太阳与行星之间、地球与月球之间，以及 ... ...