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第一节第一节 万有引力定律万有引力定律一一.天体究竟做怎样的运动天体究竟做怎样的运动“地心说”和“日心说”1.地心说：托勒密(90-168)Claudius Peolemy 在古代，以希腊亚里士多德为代表，认为地球是宇宙的中心。其它天体则以地球为中心，在不停地运动。这种观点，就是“地心说”。天文学家托勒密，发展完善了“地心说”，描绘了一个复杂的天体运动图象。亚里士多德第一节第一节 万有引力定律万有引力定律“地心说地心说”行星运行图行星运行图托 勒 密第一节第一节 万有引力定律万有引力定律2.2.日心说：哥白尼日心说：哥白尼(1473-1543)(1473-1543)Nicolaus CopernicusNicolaus Copernicus 波兰天文学家哥白尼提出“日心说”。“日心说”认为，太阳不动，处于宇宙的中心，地球和其它行星公转还同时自转。“日心说”对天体的描述大为简化，同时打破了过去认为其它天体和地球截然有别的界限，是一项真正的科学革命。哥 白 尼第一节第一节 万有引力定律万有引力定律 “日心说”和宗教的主张是相反的。为宣传和捍卫这个学说，意大利学者布鲁诺被宗教裁判所活活烧死。伽利略受到残酷的迫害，后人把历史上这桩勇敢的壮举形容为：“哥白尼拦住了太阳，推动了地球。”“日心说日心说”行星运行图行星运行图第一节第一节 万有引力定律万有引力定律行星是怎样运动的？二、开普勒三大定律二、开普勒三大定律开普勒开普勒（几何定律）开普勒第一定律 所有的行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在所有椭圆的一个焦点上第一节第一节 万有引力定律万有引力定律2.开普勒第二定律（面积定律）（1）内容：太阳和行星的连线在相等的时间内扫过相等的面积。（2）图解：第一节第一节 万有引力定律万有引力定律l由此可见：行星在远日点a的速率最小，在近日点b的速率最大。太阳远远日日点点a近近日日点点bt1t4t3t23.开普勒第三定律（周期定律）（1）内容：行星绕太阳公转周期的平方和轨道半长轴的立方成正比。（2）图解：地球太阳R表达式：T 2R3=KR：椭圆轨道的半长轴T：行星绕太阳公转的周期第一节第一节 万有引力定律万有引力定律讨论:金星、火星的公转周期与地球相比,哪一个大？为什么？拓展:K与什么有关?第一节第一节 万有引力定律万有引力定律K：由中心天体的质量决定 R地球火星金星伽利略伽利略 行星的运动是太阳磁力吸引的缘行星的运动是太阳磁力吸引的缘故，磁力与距离成反比。故，磁力与距离成反比。行星的运行星的运动动是太阳引吸引的是太阳引吸引的缘缘故，故，并且力的大小与到太阳距离的平方并且力的大小与到太阳距离的平方成反比。成反比。太阳的漩涡带动行星和卫星一起运动。开普勒开普勒笛卡笛卡尔尔胡克胡克行星运行星运动动是是“惯惯性性”自行自行维维持的。持的。行星行星为为什么什么这样这样运运动动的？的？三三.万有引力定律的发现万有引力定律的发现第一节第一节 万有引力定律万有引力定律牛顿对苹果落地的思考牛顿对苹果落地的思考牛顿对苹果落地的思考牛顿对苹果落地的思考苹果落地苹果落地重力的作用；重力的作用；苹果树像月球一样高苹果树像月球一样高苹果也会落地。苹果也会落地。月球为什么不落地？月球为什么不落地？苹果树上的苹果相对地面静止苹果树上的苹果相对地面静止 。如果月球也相对地面静止月球会落回地面吗？如果月球也相对地面静止月球会落回地面吗？会落回地面：会落回地面：说明月球相对地面具有速度说明月球相对地面具有速度 如果月球那么高的苹果具有月球一样的速度呢？如果月球那么高的苹果具有月球一样的速度呢？也会像月球一样不落回地面。也会像月球一样不落回地面。第一节第一节 万有引力定律万有引力定律苹果苹果为为什么会落地？什么会落地？月球月球为为什么不会落到地球上呢？是因什么不会落到地球上呢？是因为为不受到地球不受到地球的作用力的作用力吗吗？如果月球也相对地面静止月球会落回地面吗？第一节第一节 万有引力定律万有引力定律二二.万有引力定律的发现万有引力定律的发现如果月球那么高的苹果具有月球一样的速度呢？如果苹果树长到月球那么高，苹果还会落到地面吗？地球牛顿人造卫星原理图 结论：1、月球受到的力和苹果受月球受到的力和苹果受到的力为同样性质的力。到的力为同样性质的力。2 2、行星像月球绕地球转动、行星像月球绕地球转动一样，绕太阳转动，可以推知：一样，绕太阳转动，可以推知：重力、行星对卫星的引力，太重力、行星对卫星的引力，太阳对行星的引力为同一性质的阳对行星的引力为同一性质的力。力。*这个力多大？这个力多大？牛顿经过多年的思考和严密的牛顿经过多年的思考和严密的数学推导，正式提出万有引力数学推导，正式提出万有引力定律。定律。第一节第一节 万有引力定律万有引力定律月球为什么不会落到地球上来呢？第一节第一节 万有引力定律万有引力定律【说明说明】1.m1和m2表示两个物体的质量，r表示他们的距离，2.G为引力常数 G=6.671011 Nm2/kg2 由由卡文迪许卡文迪许测出G的物理意义两质量各为1kg的物体相距1m时万有引力的大小。四、万有引力定律1、内容：宇宙间的一切物体都是相互吸引的，引力的方向在它们的连线上，引力的大小跟它们的质量的乘积成正比，与它们之间的距离的平方成反比。2、数学表达式为：rm1m2FF第一节第一节 万有引力定律万有引力定律引力常数的测定引力常数的测定卡文迪许扭秤G=6.671011 Nm2/kg2引力常量的物理意引力常量的物理意义义它在数值上等于两个质量都是1kg的物体相距1m时的相互作用力。动画【注意注意】（1）万有引力公式适应于两个质点质点或者两个均匀球体均匀球体之间的相互作用（2）r质点间的距离（或球心距）（3）两个物体之间的两个物体之间的万有引力万有引力是一对是一对相互作用力相互作用力（4 4）自然界的任何两物体之间都存在万有引力）自然界的任何两物体之间都存在万有引力万有引力定律万有引力定律：rm1m2FF第一节第一节 万有引力定律万有引力定律第一节第一节 万有引力定律万有引力定律万有引力定律发现的重要意义万有引力定律发现的重要意义：万有引力定律的发现，对物理学、天文学的发展具有深远的影响。它把地面上物体运动的规律和天体运动的规律统一了起来。在科学文化发展上起到了积极的推动作用，解放了人们的思想，给人们探索自然的奥秘建立了极大的信心，人们有能力理解天地间的各种事物。第一节第一节 万有引力定律万有引力定律几种引力的比较粗略的计算一下两个质量为粗略的计算一下两个质量为50kg50kg，相距，相距0.5m0.5m的人的人之间的引力是多大？之间的引力是多大？一粒芝麻重的几千分之一一粒芝麻重的几千分之一!第一节第一节 万有引力定律万有引力定律小结小结：1.天体究竟是怎样运动的。2.开普勒三大定律。3.万有引力定律：第一节第一节 万有引力定律万有引力定律 作业：第一节第一节 万有引力定律万有引力定律【例题例题】地球的质量大约为月球质量的81倍。一飞行器在地球与月球之间，当月球对它的引力和地球对它的引力大小相等时，这个飞行器距地心的距离与距月心的距离之比为。【答案答案】9:19:1由：得：【例题例题】太阳系中的九大行星均在各自的轨道上绕太阳运动，若设它们的轨道为圆形，若有两颗行星的轨道半径比为R1：R2=2：1，他们的质量比为M1：M2=4：1，求它们绕太阳运动的周期比T1：T2解：即第一节第一节 万有引力定律万有引力定律1.1.关于万有引力，下列说法中正确得是：关于万有引力，下列说法中正确得是：()()A.A.万有引力只有在天体之间才体现出来万有引力只有在天体之间才体现出来B.B.一个苹果由于其质量很小，它受到地球的万有引一个苹果由于其质量很小，它受到地球的万有引力几乎可以忽略力几乎可以忽略C.C.地球对人造卫星的万有引力远大于卫星对地球的地球对人造卫星的万有引力远大于卫星对地球的万有力万有力D.D.地球表面的大气层是因为万有引力的约束而存在地球表面的大气层是因为万有引力的约束而存在于地球表面附近于地球表面附近课堂练习D第一节第一节 万有引力定律万有引力定律2.要使两物体间的万有引力减小到原来的1/4，下列办法可采用的是（）A.使两个物体质量各减小一半，距离不变 B.使其中一个物体的质量减小到原来的1/4，距离不变 C.使两物体的距离增为原来的2倍，质量不变 D.距离和两物体质量都减小为原来的1/4课堂练习ABC第一节第一节 万有引力定律万有引力定律3.3.地球的半径为地球的半径为R R，地球表面处物体所受的重力为，地球表面处物体所受的重力为mgmg，近似等于物体所受的万有引力。关于物体在下，近似等于物体所受的万有引力。关于物体在下列位置所受万有引力大小的说法中，正确的是（列位置所受万有引力大小的说法中，正确的是（）A.A.离地面高度离地面高度 R R 处为处为4mg 4mg B.B.离地面高度离地面高度 R R 处为处为 C.C.离地面高度离地面高度 2R 2R 处为处为 D.D.离地面高度离地面高度 处为处为4mg4mg 课堂练习C第一节第一节 万有引力定律万有引力定律第一节第一节 万有引力定律万有引力定律【例例题题】如图所示，在距一个质量为M，半径为R，密度均匀的球体表面R处，有一个质量为m的质点。此时M对m的万有引力为F1。当从M中挖去如图所示半径为R/2的球体时，剩下部分对m的万有引力为F2，则F1与F2的比为多少？【答案答案】9:79:7