高一物理课件：第一节万有引力定律粤教版.ppt

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1、一.天体究竟做怎样的运动在在在在古古古古代代代代，以以以以希希希希腊腊腊腊亚亚亚亚里里里里士士士士多多多多德德德德为为为为代代代代表表表表，认认认认为为为为地地球球是是宇宇宙宙的的中中心心，其其它它天天体体则则以以地地球球为为中中心心，在在不不停停地地运运动动。这种观点，就是这种观点，就是这种观点，就是这种观点，就是“地心说地心说地心说地心说”。1.1.地心地心说说：托勒密：托勒密(90-168)(90-168)公元二世纪，天文学家公元二世纪，天文学家公元二世纪，天文学家公元二世纪，天文学家托勒密托勒密，把当时天文学知，把当时天文学知，把当时天文学知，把当时天文学知识总结成宇宙的地心体系，发展

2、完善了识总结成宇宙的地心体系，发展完善了识总结成宇宙的地心体系，发展完善了识总结成宇宙的地心体系，发展完善了“地心说地心说地心说地心说”，描绘了一个复杂的天体运动图象。描绘了一个复杂的天体运动图象。描绘了一个复杂的天体运动图象。描绘了一个复杂的天体运动图象。托托托托勒勒勒勒密密密密认认认认为为为为，行行行行星星星星P P P P在在在在以以以以C C C C点点点点为为为为中中中中心心心心的的的的轨轨轨轨道道道道上上上上做做做做匀匀匀匀速速速速圆圆圆圆周周周周运运运运动动动动的的的的同同同同时时时时，圆圆圆圆心心心心C C C C点点点点也也也也沿沿沿沿以以以以O O O O点点点点为为为为圆

3、圆圆圆心心心心的的的的轨轨轨轨道道道道相相相相对对对对于于于于离离离离地地地地球球球球不不不不远远远远的的的的Q Q Q Q点点点点做做做做匀匀匀匀速速速速圆圆圆圆周周周周运运运运动动动动，这这这这两两两两种种种种运运运运动动动动的复合，构成了行星的运动。的复合，构成了行星的运动。的复合，构成了行星的运动。的复合，构成了行星的运动。“地心说地心说地心说地心说”行星运行行星运行行星运行行星运行图图图图一.天体究竟做怎样的运动1.1.地心地心说说：托勒密：托勒密(90-168)(90-168)2.2.日心日心说说：哥白尼：哥白尼(1473-1543)(1473-1543)“日日日日心心心心说说说说

4、”认认认认为为为为，太太阳阳不不动动，处处于于宇宇宙宙的的中中心心，地球和其它行星公地球和其它行星公转还转还同同时时自自转转。“日日日日心心心心说说说说”对对对对天天天天体体体体的的的的描描描描述述述述大大大大为为为为简简简简化化化化，同同同同时时时时打打打打破破破破了了了了过过过过去去去去认认认认为为为为其其其其它它它它天天天天体体体体和和和和地地地地球球球球截截截截然然然然有有有有别别别别的的的的界界界界限限限限，是是是是一一一一项项项项真正的科学革命。真正的科学革命。真正的科学革命。真正的科学革命。波兰天文学家哥白尼经过近四年波兰天文学家哥白尼经过近四年波兰天文学家哥白尼经过近四年波兰天

5、文学家哥白尼经过近四年的观测和计算，于的观测和计算，于的观测和计算，于的观测和计算，于1543154315431543年出版了年出版了年出版了年出版了“天天天天体运行论体运行论体运行论体运行论”正式提出正式提出正式提出正式提出“日心说日心说日心说日心说”。2.日心说：哥白尼(1473-1543)“日日日日心心心心说说说说”和和和和宗宗宗宗教教教教的的的的主主主主张张张张是是是是相相相相反反反反的的的的。为为为为宣宣宣宣传传传传和和和和捍捍捍捍卫卫卫卫这这这这个个个个学学学学说说说说，意意意意大大大大利利利利学学学学者者者者布布布布鲁鲁鲁鲁诺诺诺诺被被被被宗宗宗宗教教教教裁裁裁裁判判判判所所所所

6、活活活活活活活活烧烧烧烧死死死死。伽伽伽伽利利利利略略略略受受受受到到到到残残残残酷酷酷酷的的的的迫迫迫迫害害害害，后后后后人人人人把把把把历历历历史史史史上上上上这这这这桩桩桩桩勇勇勇勇敢敢敢敢的的的的壮举形容为：壮举形容为：壮举形容为：壮举形容为：“哥白尼哥白尼哥白尼哥白尼拦住了太阳，推动了地球。拦住了太阳，推动了地球。拦住了太阳，推动了地球。拦住了太阳，推动了地球。”“日心说日心说日心说日心说”行星运行行星运行行星运行行星运行图图图图第第第第 谷（丹麦）谷（丹麦）谷（丹麦）谷（丹麦）开普勒（德国）开普勒（德国）开普勒（德国）开普勒（德国）四年多的刻苦四年多的刻苦计计算算二十年的精心二十年

7、的精心观测观测否定否定19 19 种假种假设设 行星行星轨轨道道为椭圆为椭圆若是匀速圆若是匀速圆周运动周运动怎么回事怎么回事呢呢8分的误差分的误差 第一第一节节 万有引力定律万有引力定律开普勒开普勒开开普普勒勒第第一一定定律律 所有的行星围绕太阳运动的轨道都是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椭圆，太阳处在所有椭圆的一个焦点上 所有的行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，所有的行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，所有的行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，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。太阳处在所有椭圆的一个焦点上。太阳处在所有椭圆的一个焦点

8、上。太阳处在所有椭圆的一个焦点上。开普勒第一定律开普勒第一定律(轨轨道定律道定律)R RF FF F地球地球地球地球太阳太阳太阳太阳3.3.开普勒三大行星运开普勒三大行星运动动定律定律 对于每一个行星而言，太阳和行星的连线在对于每一个行星而言，太阳和行星的连线在对于每一个行星而言，太阳和行星的连线在对于每一个行星而言，太阳和行星的连线在相等的时间内扫过相同的面积。相等的时间内扫过相同的面积。相等的时间内扫过相同的面积。相等的时间内扫过相同的面积。开普勒第二定律开普勒第二定律(面面积积定律定律)离太阳近时速度快，离太阳远时速度慢。离太阳近时速度快，离太阳远时速度慢。离太阳近时速度快，离太阳远时速

9、度慢。离太阳近时速度快，离太阳远时速度慢。3.3.开普勒三大行星运开普勒三大行星运动动定律定律R R 所有行星的轨道的半长轴的三次方跟公转周期所有行星的轨道的半长轴的三次方跟公转周期所有行星的轨道的半长轴的三次方跟公转周期所有行星的轨道的半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等。的二次方的比值都相等。的二次方的比值都相等。的二次方的比值都相等。开普勒第三定律开普勒第三定律(周期定律周期定律)比值比值比值比值k k是与行星无关而只与是与行星无关而只与是与行星无关而只与是与行星无关而只与太阳有关的恒量。太阳有关的恒量。太阳有关的恒量。太阳有关的恒量。3.3.开普勒三大行星运开普勒三大行星运动动

10、定律定律 开普勒发现的行星运动定律为研究行星的运动提开普勒发现的行星运动定律为研究行星的运动提开普勒发现的行星运动定律为研究行星的运动提开普勒发现的行星运动定律为研究行星的运动提供了依据。供了依据。供了依据。供了依据。一.天体究竟做怎样的运动1.1.地心说（托勒密）与日心说（哥白尼）地心说（托勒密）与日心说（哥白尼）地心说（托勒密）与日心说（哥白尼）地心说（托勒密）与日心说（哥白尼）2.2.行星运动定律（开普勒）行星运动定律（开普勒）行星运动定律（开普勒）行星运动定律（开普勒）开普勒第一定律：开普勒第一定律：开普勒第一定律：开普勒第一定律：(椭圆轨道定律椭圆轨道定律椭圆轨道定律椭圆轨道定律)开

11、普勒第二定律：开普勒第二定律：开普勒第二定律：开普勒第二定律：(面积定律面积定律面积定律面积定律)开普勒第三定律开普勒第三定律开普勒第三定律开普勒第三定律 （周期定律）（周期定律）（周期定律）（周期定律）对对行星如何行星如何绕绕太阳运太阳运动进动进行行了确切的描述。了确切的描述。是什么原因使它们在各自的轨道上运动？是什么原因使它们在各自的轨道上运动？是什么原因使它们在各自的轨道上运动？是什么原因使它们在各自的轨道上运动？伽利略伽利略二.万有引力定律的发现 行星的运动是太阳磁力吸引的缘故，磁力与距离成反比。行星的运动是太阳引吸引的行星的运动是太阳引吸引的缘故，并且力的大小与到太阳距离缘故，并且力

12、的大小与到太阳距离的平方成反比。的平方成反比。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动是行星运动是“惯性惯性”自行维持的。自行维持的。行星行星行星行星为为什么什么什么什么这样这样运运运运动动的？的？的？的？二.万有引力定律的发现月球为什么不会落到地球上来呢？苹果苹果苹果苹果为为什么会落地？什么会落地？什么会落地？什么会落地？如果苹果如果苹果如果苹果如果苹果树长树长到月球那么高，苹果到月球那么高，苹果到月球那么高，苹果到月球那么高，苹果还还会落到地面会落到地面会落到地面会落到地面吗吗？月球月球月球月球为为什么不会落到地球上呢？是什么不会落到地球上呢？是什么不会落

13、到地球上呢？是什么不会落到地球上呢？是因因因因为为不受到地球的作用力不受到地球的作用力不受到地球的作用力不受到地球的作用力吗吗？如果月球不受力，它将做直线运动，如果月球不受力，它将做直线运动，如果月球受重力，没有切向线速度，如果月球受重力，没有切向线速度，事实上，月球绕地球做匀速圆周运动需事实上，月球绕地球做匀速圆周运动需要向心力，是地球对月球引力提供要向心力，是地球对月球引力提供二.万有引力定律的发现月球为什么不会落到地球上来呢？牛顿：牛顿：牛顿：牛顿：在前人研究的基础上，凭在前人研究的基础上，凭在前人研究的基础上，凭在前人研究的基础上，凭借他超凡的数学能力证明了：如借他超凡的数学能力证明了

14、：如借他超凡的数学能力证明了：如借他超凡的数学能力证明了：如果太阳和行星间的引力与距离的果太阳和行星间的引力与距离的果太阳和行星间的引力与距离的果太阳和行星间的引力与距离的二次方成反比，则行星的轨迹是二次方成反比，则行星的轨迹是二次方成反比，则行星的轨迹是二次方成反比，则行星的轨迹是椭圆。并且阐述了普遍意义下的椭圆。并且阐述了普遍意义下的椭圆。并且阐述了普遍意义下的椭圆。并且阐述了普遍意义下的万有引力定律。万有引力定律。万有引力定律。万有引力定律。1.1.内容：内容：宇宙间任何两个有质量的物体都存在相互吸宇宙间任何两个有质量的物体都存在相互吸宇宙间任何两个有质量的物体都存在相互吸宇宙间任何两个

15、有质量的物体都存在相互吸引力，其大小与这两个物体的质量的乘积成正比，引力，其大小与这两个物体的质量的乘积成正比，引力，其大小与这两个物体的质量的乘积成正比，引力，其大小与这两个物体的质量的乘积成正比，跟它们距离的平方成反比。跟它们距离的平方成反比。跟它们距离的平方成反比。跟它们距离的平方成反比。2.2.公式：公式：（GG叫引力常数）叫引力常数）叫引力常数）叫引力常数）rm1m2FF卡文迪许实验卡文迪许实验万有引力定律【说明说明说明说明】mm1 1和和和和mm2 2表示两个物体的质量，表示两个物体的质量，表示两个物体的质量，表示两个物体的质量，r r表示他们的距离，表示他们的距离，表示他们的距离

16、，表示他们的距离，G G为引力常数。为引力常数。为引力常数。为引力常数。G G=6.6710=6.67101111 NmNm2 2/kg/kg2 2 G G的物理意义的物理意义的物理意义的物理意义两质量各为两质量各为两质量各为两质量各为1 1kgkg的物体相距的物体相距的物体相距的物体相距1 1mm时时时时万有引力的大小。万有引力的大小。万有引力的大小。万有引力的大小。3.3.适用条件适用条件：适适适适用用用用于于于于两两两两个个个个质质质质点点点点或或或或者者者者两两两两个个个个均均均均匀匀匀匀球球球球体体体体之之之之间间间间的的的的相相相相互互互互作作作作用用用用。（两物体为均匀球体时，（

17、两物体为均匀球体时，（两物体为均匀球体时，（两物体为均匀球体时，r r为两球心间的距离）为两球心间的距离）为两球心间的距离）为两球心间的距离）4.4.万有引力定律万有引力定律发现发现的重要意的重要意义义：万有引力定律的发现，对物理学、天文学的发展万有引力定律的发现，对物理学、天文学的发展万有引力定律的发现，对物理学、天文学的发展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具有深远的影响。它把地面上物体运动的规律和天体具有深远的影响。它把地面上物体运动的规律和天体具有深远的影响。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

18、积运动的规律统一了起来。在科学文化发展上起到了积运动的规律统一了起来。在科学文化发展上起到了积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，给人们探索自然极的推动作用，解放了人们的思想，给人们探索自然极的推动作用，解放了人们的思想，给人们探索自然极的推动作用，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的奥秘建立了极大的信心，人们有能力理解天地间的的奥秘建立了极大的信心，人们有能力理解天地间的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。各种事物。各种事物。各种事物。1.1.如果有一天万有引力突然消失，世界将发生什么如

19、果有一天万有引力突然消失，世界将发生什么如果有一天万有引力突然消失，世界将发生什么如果有一天万有引力突然消失，世界将发生什么变化？对你的生活将产生什么影响？变化？对你的生活将产生什么影响？变化？对你的生活将产生什么影响？变化？对你的生活将产生什么影响？2.2.万有引力定律指出，如何两个物体都存在着引力，万有引力定律指出，如何两个物体都存在着引力，万有引力定律指出，如何两个物体都存在着引力，万有引力定律指出，如何两个物体都存在着引力，为什么当两个人靠近时并没有吸引到一起，请估算一为什么当两个人靠近时并没有吸引到一起，请估算一为什么当两个人靠近时并没有吸引到一起，请估算一为什么当两个人靠近时并没有

20、吸引到一起，请估算一下你和同位同学之间的引力有多大？下你和同位同学之间的引力有多大？下你和同位同学之间的引力有多大？下你和同位同学之间的引力有多大？粗略的计算一下两个质量为粗略的计算一下两个质量为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，相距，相距0.5m0.5m的人的人的人的人之间的引力？之间的引力？之间的引力？之间的引力？一粒芝麻重的几千分之一一粒芝麻重的几千分之一一粒芝麻重的几千分之一一粒芝麻重的几千分之一!课堂小结一一.天体究竟做怎天体究竟做怎样样的运的运动动1.1.地心说（托勒密）与日心说（哥白尼）地心说（托勒密）与日心说（哥白尼）地心说（托勒密）

21、与日心说（哥白尼）地心说（托勒密）与日心说（哥白尼）轨道定律轨道定律轨道定律轨道定律 面积定律面积定律面积定律面积定律 周期定律周期定律周期定律周期定律二二.万有引力定律（牛万有引力定律（牛顿顿）：）：（G G 6.67106.671011 11 NmNm2 2kgkg2 2）适用条件：适用条件：适用条件：适用条件：两个质点两个质点两个质点两个质点 两个质量分布均匀球体两个质量分布均匀球体两个质量分布均匀球体两个质量分布均匀球体2.2.行星运动三大定律（开普勒）行星运动三大定律（开普勒）行星运动三大定律（开普勒）行星运动三大定律（开普勒）1.1.关于万有引力，下列说法中正确得是：关于万有引力，

22、下列说法中正确得是：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地球对人造卫星的万有引力远大于卫星对地球的地

23、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于地球表面附近于地球表面附近课堂练习D2.要使两物体间的万有引力减小到原来的要使两物体间的万有引力减小到原来的1/4，下列办法，下列办法可采用的是（可采用的是（）A.使两个物体质量各减小一半，距离不变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使其中一个物体的质量减小到原来的1/4，距离不变，距离不变

24、C.使两物体的距离增为原来的使两物体的距离增为原来的2倍，质量不变倍，质量不变 D.距离和两物体质量都减小为原来的距离和两物体质量都减小为原来的1/4课堂练习ABC3.3.地球的半径为地球的半径为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，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，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（列

25、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离地面高度离地面高度 R R 处为处为处为处为4mg 4mg B.B.离地面高度离地面高度离地面高度离地面高度 R R 处为处为处为处为 C.C.离地面高度离地面高度离地面高度离地面高度 2R 2R 处为处为处为处为 D.D.离地面高度离地面高度离地面高度离地面高度 处为处为处为处为4mg4mg 课堂练习C牛牛顿顿第三定律第三定律开普勒第三定律开普勒第三定律太阳太阳对对行星引力行星引力行星行星对对太阳引力太阳引力牛牛顿顿第二定律第二定律mm1 1mm2 2r rT TF F万有引力定律万有引力定律