4.1 天地力的综合：万有引力定律 课件（29张PPT）+讲义

第1节　天地力的综合：万有引力定律 核心素养 物理观念 科学探究 科学思维 1.了解开普勒三定律的内容。 2.掌握万有引力定律的内容、表达式及适用条件，并会用其解决简单的问题。 3.了解引力常量G，知道其测定方法及意义。 经历牛顿的月—地检验过程，知道地球对物体的引力与地球对月球的引力遵循同样的规律。 卡文迪许对引力常量的测定。 知识点一　行星运行的规律 [观图助学] 上图为行星绕太阳转动的示意图，观察行星的运动轨迹，它们是规则的圆形吗？它们绕太阳一周的时间分别为，水星约88天、金星225天、地球约365天、火星约687天、木星约11.9年、土星约29.7年、天王星约84.3年、海王星约165.2年，据此猜测行星绕太阳转动的周期与它们到太阳的距离有什么样的定性关系？ 开普勒行星运动的三个定律 定律名称 内容 对应图示 第一定律(轨道定律) 所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳位于椭圆的一个焦点上 第二定律(面积定律) 太阳与任何一个行星的连线(矢径)在相等的时间内扫过的面积相等 第三定律(周期定律) 行星绕太阳运行轨道半长轴r的立方与其公转周期T的平方成正比。数学表达式：＝k [思考判断] (1)为了便于研究问题，通常认为行星绕太阳做匀速圆周运动。(√) (2)太阳系中所有行星的运动速率是不变的。(×) (3)太阳系中轨道半径大的行星其运动周期也长。(√) 由左侧数据可以得出，离太阳越远的行星绕太阳一周的时间越长。 德国天文学家开普勒通过研究20多年的观测数据，总结出了行星运动的三大定律。 假设地球与太阳的连线在第一个时间T内扫过的面积为S，则在下一个时间T内扫过的面积也为S，但是其它行星在相同的时间T内扫过的面积却不是S。 比例系数k由中心天体决定，中心天体不同，比例系数不同。 知识点二　万有引力定律 1.万有引力定律 内容 自然界中任何两个物体都是相互吸引的，引力的方向沿两物体的连线，引力的大小F与这两个物体质量的乘积m1m2成正比，与这两个物体间距离r的平方成反比 公式 F＝，G＝6.67×10－11__m3/(kg·s2)，r指两个质点间的距离，对于匀质球体，就是两球心间的距离 条件 适用于两质点间的相互作用 2.“月－地”检验 证明了地球与物体间的引力和天体间的引力具有相同性质，遵循同样的规律。 [思考判断] (1) 一个苹果由于其质量很小，所以它受的万有引力几乎可以忽略。(×) (2)任何两物体间都存在万有引力。(√) (3)地球对月球的引力与地面上的物体所受的地球引力是两种不同性质的力。(×) 苹果受到地球的万有引力而落向地面。 不能根据公式F＝得出：当r趋近于零时，万有引力趋近于无穷大，因为此时物体不能被看做质点，公式不再适用。 知识点三　引力常量的测定 1.测定：在1798年，英国物理学家卡文迪许利用扭秤实验，较精确地测出了引力常量。 2.意义：使万有引力定律能进行定量运算，显示出其真正的实用价值。 3.知道G的值后，利用万有引力定律可以计算出天体的质量，卡文迪许也因此被称为“能称出地球质量的人”。 [思考判断] (1)引力常量是牛顿首先测出的。(×) (2)卡文迪许通过改变质量和距离，证实了万有引力的存在及万有引力定律的正确性。(√) (3)卡文迪许第一次测出了引力常量，使万有引力定律能进行定量计算，显示出真正的实用价值。(√), 引力常量的精确测量，使对万有引力由定性的认识走向定量的计算。 核心要点 　开普勒定律的理解及应用 [问题探究] 如图所示为地球绕太阳运动的示意图及春分、夏至、秋分、冬至时地球所在的位置。 (1)太阳是否在轨道平面的中心？夏至、冬至时地球到太阳的距离是否相同？ (2)一年之内秋、冬两季比春、夏两季为什么要少几天？ 答案　(1) 太阳不在轨道平面中心，夏至、冬至地球到太阳的距离不同，夏至时地球到太阳的距离比冬至时远。 (2) 根据 ... ...