万有引力定律以及应用.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2012/3/20,#,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,最近观看,的幻灯片,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,什么力来维持行星绕太阳的运动呢？,伽利略,行星的运动是,受到了来自太阳的类似于磁力的作用,，与距离成反比。,行星的运动是太阳吸引的缘故，并且力的大小与到太阳距离的平方成反比。,在行星的周围有旋转的物质,(,以太,),作用在行星上，使得行星绕太阳运动,。,开普勒,笛卡尔,胡克,一切物体都有合并的趋势。,科学的足迹,科学的足迹,牛顿,(16431727),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,。,牛顿在,1676,年给友人的信中写道,：,如果说我看的比别人更远，那是因为我站在巨人的肩膀上。,建立模型,诱思：,行星的实际运动是椭圆运动，但我们还不了解椭圆运动规律，那应该怎么办？能把它简化成什么运动呢？,太阳,行星,a,建立模型,太阳,行星,r,太阳,行星,a,诱思,：既然把行星绕太阳的运动简化为圆周运动。那么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？,建立模型,诱思：,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,行星,科学探究,追寻牛顿的足迹,消去,v,行星运行速度,v,容易观测？怎么办？,消去,T,讨论,关系式中,m,是受力天体还是施力天体的质量？,一,、太阳对行星的引力,F,请用中文描述这个关系式！,太阳,对,行星,的引力跟,行星,（受力星体）质量成正比，与行星、太阳距离的二次方成反比,.,F,行星,太阳,F,既然太阳对行星有引力，那么行星对太阳有没有引力？它有怎么样定量的关系？,科学探究,追寻牛顿的足迹,二,、行星对太阳的引力,F,F,行星,太阳,F,类比法,牛 三,太阳,对,行星,的引力跟,行星,的质量成正比，与行星、太阳距离的二次方成反比,.,行星,对,太阳,的引力跟,太阳,的质量成正比，与行星、太阳距离的二次方成反比,.,科学探究,追寻牛顿的足迹,三,、太阳与行星间的引力,F,类比法,牛 三,F,和,F,是一对作用力和反作用力，那么可以得出,F,大小跟太阳质量,M,、行星质量,m,的关系式有什么关系？,牛三,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,科学探究,追寻牛顿的足迹,就到这里吧 休息,.,行星绕太阳运动遵守这个规律，那么在其他地方是否适用这个规律呢？,二、万有引力定律,1,、内容：,自然界中任何两个物体都是相互吸引，引力的大小跟这两个物体的质量,m,1,和,m,2,的乘积成正比，跟它们的距离,r,的二次方成反比。,3,、单位：质量,m,（,kg,）；距离,r,（,m,）；,力,F,（,N,）,2,、公式：,一、月 地检验,4,、适用条件：,（,1,）两个质点,（,2,）两个质量分布均匀的球体，,r,为两个球心间的距离,一种方法,当研究物体不能看作质点时，可以把物体假想分割成无数个质点，求出每个质点受到的引力，然后求合力。,三、引力常量,G,叫引力常量,英国的卡文迪许,第一次在实验室中比较精确的测量出,G,的数值,目前比较精确的,G,6.6725910,-11,Nm,2,/kg,2,通常取,G,6.6710,-11,Nm,2,/kg,2,引力常量是自然界中少数几个最重要的物理常量之一,粗略的计算一下两个质量为,50kg,，相距,0.5m,的人之间的引力？,一粒芝麻重的几千分之一,计算太阳与地球之间的万有引力,已知：太阳的质量为,M=2.010,30,kg,，地球质量为,m=5.810,25,kg,，日地之间的距离为,R=1.510,11,m,3.510,22,N,非常大，能够拉断直径为,9000km,的钢柱。,3.510,22,(N),而太阳对质量为,50kg,的人，引力很小，不到,0.3N,。当然我们感受不到太阳的引力。,万有引力和重力近似相等,O,F,向,mg,F,万有引力分解为两个分力：,重力,：,G=mg,m,随地球自转的向心力,Fn,：,重力产生原因：是由于地球对物体的吸引而产生的。,F,n,=,m,R,4,2,T,2,在赤道上,Fn G/300,结论：,向心力远小于重力,（不考虑地球自转的影响时）,重力,近似等于,万有引力,行星（或卫星）做匀速圆周运动所需的,万有引力,提供,向心力,天体质量、密度的计算,M,V,r,=,当,rR,时,天体质量、密度的计算,M,V,r,=,人造地球卫星,1,、运行轨道的中心必须是地球的球心，才能保证提供的万有引力和卫星作圆周运动需要的的向心力相等。,2,、运行速度、加速度、周期、角速度,3,、同步卫星,4,、卫星中的失重,绕地球运行的卫星中的物体处于完全失重状态,赤道轨道,极地轨道,倾斜轨道,同步轨道,自转轴,a,向,F,引,M,m,r,思路：万有引力提供卫星作匀速圆周运动的向心力,最大线速度？最大角速度？最大向心加速度？,最小周期？,R,增大,V,减小,R,增大,减小,R,增大,T,增大,R,增大,a,减小,1,、“同步”的含义,在地球的上空相对地球静止，与地球自转同步,2,、同步卫星的用途：,主要用于通信，转播电视、电话等信号,3,、同步卫星的特点,（,1,）同步卫星与地面相对静止，与地球自转同步，周期为,24h,。,（,2,）同步卫星的运行方向与地球自转方向相同。,（,3,）同步卫星定点在赤道正上方，即轨道平面和赤道共面，离地高度、运行速率是唯一确定的。,近地卫星、同步卫星、月球三者比较：,月球,h=3.8,10,8,m,r3.8,10,8,m,v=1km/s,T=27,天,同步卫星,h=3.6,10,7,m,r=4.2,10,7,m,v=3km/s,T=24h,近地卫星,h0,r=6.4,10,6,m,v=7.9km/s,T=84,分钟,4,、同步卫星,:,F,引,M,m,r,卫星中的失重,支持力,F,卫星,对整个卫星，有：,对卫星中的物体,m,，有：,宇宙速度,(1),第一宇宙速度,：,V=7.9km/s,(2),推导：,所以,第一宇,宙速度,又,叫最小发射速度，最大环绕速度,。,第一宇宙速度,：,V,1,=7.9km/s,（地面附近、匀速圆周运动）,V,1,=7.9km/s,如果人造地球卫星进入地面附近的轨道速度,大于,7.9km/s,，而小于,11.2km/s,，,它绕地球运动的轨迹是椭圆。,(3),第二宇宙速度,：,当物体的速度,大于或等于,11.2km/s,时,，卫星就会脱离地球的引力，不在绕地球运行。我们把这个速度叫第二宇宙速度。达到第二宇宙速度的物体还受到太阳的引力。,(4),第三宇宙速度,：,如果物体的速度,等于或大于,16.7km/s,，,物体就摆脱了太阳引力的束缚，飞到太阳系以外的宇宙空间去。我们把这个速度叫第三宇宙速度。,V,1,=7.9km/s,地球,V,2,=11.2km/s,V,3,=16.7km/s,11.2km/sv7.9km/s,