3.2 认识万有引力定律(共28张ppt)

粤教版 必修二 第三章 第三章 万有引力定律 第二节 认识万有引力定律 知识回顾 开普勒三大定律 开普勒第一定律: 不同的行星在不同椭圆轨道上绕着太阳转,太阳在其绕行椭圆的一个焦点上. 椭圆轨道定律 开普勒第二定律: 太阳和行星的连线在相同时间内扫过的扇形面积相等. 面积定律 开普勒第三定律: 周期定律 行星的椭圆轨道的半长轴r3跟公转周期T2的比值都相等. ????????????????=???? ? k只与中心天体的质量有关 为什么行星运动会呈现这样的规律呢? 一、行星绕日运动原因的探索 伽利略的观点：行星的运动与地面物体的运动遵循不同的规律，行星运动是由“惯性”自行维持的 开普勒的观点：行星的运动是由于太阳磁力吸引的缘故，磁力与距离成反比。 一、行星绕日运动原因的探索 笛卡尔的观点：太阳的旋涡带动行星和卫星一起运动 胡克的观点：行星的运动是太阳引力的缘故，并且力的大小与到太阳距离的平方成反比。重力是由地球引力引起的 模型构建 简化 太阳 行星 a 太阳 行星 r 匀速圆周运动 or 变速圆周运动？ 什么力提供向心力? 行星绕太阳的运动可以看作匀速圆周运动，引力提供向心力 推导平方反比公式 1.行星绕太阳的运动可以看作匀速圆周运动(r、T)， 太阳 行星 r 2.由开普勒第三定律： ????????????????=???? ? ????=???????????????????????????? ? 引力提供向心力： ????=???????????????????????????? ? ????∝???????????? ? 关系式中m是受力天体还是施力天体的质量？ 作用于行星的引力与它到太阳的距离的平方成反比 1684年，哈雷拜访牛顿，征询平方反比定律的轨迹问题。 牛顿回答：轨迹应是椭圆。 同年11月，牛顿给出一篇9页长的论文，论证了在中心吸引力作用下物体的运动轨迹，证明了椭圆轨道运动的平方反比关系 ????日对星∝???????????? ? ① 引力与太阳质量的关系 ② 引力的普遍性 问题： ????日对星∝???????????? ? ???? ? ???? ? ????星对日∝???????????? ? 二、万有引力定律的发现 牛顿第三定律 ?????∝???????????????? ? ?????=???????????????????? ? G 为比例系数， 与太阳、行星无关 ① 引力与太阳质量的关系 问题： 二、万有引力定律的发现 ② 引力的普遍性 问题： 使苹果落体的重力与地球吸引月球的引力是不是同一种力？ 逻辑推理：“平抛石头”思想实验 设想：从山顶水平抛出一块石头。由于重力的作用，石头会沿着弯曲的路径落到地面上，并且石头的抛出速度越大，石头飞行的距离越远。 逻辑推理：当石头抛出的速度足够大时，它会怎么运动？ 将绕地球做圆周运动而不再落向地面 月球绕地球运动 猜想：地面上的重力与地吸引月球是同一性质的力 数学演绎推理 ———�月地检验” 猜想：地面上的重力与地吸引月球是同一性质的力 牛顿月地检验的基本思路： 假设：维持月球绕地球运动的力及地面物体所受的引力和太阳与行星间的引力都遵循平方反比规律。（已知月球轨道半径是地球半径的60倍 ） 地球对地面物体 地球对月球 ?????=???????????????????? ? 数学演绎推理 ———�月地检验” 地面物体 月球 ????????向=????2????2=36001 ? 思考：如何知道月球的向心加速度呢？ 已知：月球的公转周期T=27.3天，月球轨道半径约为地球半径的60倍，地球半径R=6.4×103km，则月球的向心加速度为多少? 数学演绎推理 ———�月地检验” 地面物体 月球 ????????向=????2????2=36001 ? 则在相同的时间内，月球轨道附近自由落体的运动位移是地面附近自由落体的运动位移的 13600 ? 根据月球的运行周期、轨道半径，可以算出在较短的时间内月球偏离原速度切线方向的垂直位移ｙ这个位移与在相同时间内月球轨道附近自由落体的运动位移相吻合 二、万有引力定律的发现 ② 引力的普遍性 问题： 使苹果落体的重力与地球吸引月球的引力是不是 ... ...