6.2.6.3太陽與行星間的引力與萬有引力定律.ppt

1、 ：沒有捕捉不到的獵物，就看你有沒有野心去捕；沒有完成不了的事情，就看你有沒有野心去做。開普勒三定律開普勒三定律開普勒第一定律開普勒第一定律軌道定律軌道定律所有行星都分別在大小不同的橢圓所有行星都分別在大小不同的橢圓軌道上圍繞太陽運(yùn)動，太陽是在這軌道上圍繞太陽運(yùn)動，太陽是在這些橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上些橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上; ;開普勒第二定律開普勒第二定律面積定律面積定律對每個(gè)行星來說，太陽和行星的連對每個(gè)行星來說，太陽和行星的連線在相等的時(shí)間掃過相等的面積線在相等的時(shí)間掃過相等的面積; ;開普勒第三定律開普勒第三定律周期定律周期定律所有行星的軌道的半長軸的三次方所有行星的軌道的半長軸的三次方跟公轉(zhuǎn)周期的

2、二次方的比值都相等跟公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等. .太陽太陽b行星行星akta23k k值只與中心天體有關(guān)，與環(huán)繞天體無關(guān)值只與中心天體有關(guān)，與環(huán)繞天體無關(guān)第二節(jié).太陽與行星間的引力 什么原因使行星繞太陽的運(yùn)什么原因使行星繞太陽的運(yùn)動呢？動呢？一。太陽與行星間的引力伽利略伽利略在行星的周圍有旋轉(zhuǎn)的物質(zhì)在行星的周圍有旋轉(zhuǎn)的物質(zhì)( (以太以太) )作用在行星上，使得作用在行星上，使得行星繞太陽運(yùn)動。行星繞太陽運(yùn)動。開普勒開普勒笛卡爾笛卡爾胡克胡克7地球?qū)μO果地球?qū)μO果的引力？的引力？地球?qū)υ虑虻厍驅(qū)υ虑虻囊Φ囊λ鼈兪遣皇峭环N力呢？牛頓牛頓 (16431727)(16431727)英國著名的

3、物理學(xué)英國著名的物理學(xué)家家 牛頓在前人研究牛頓在前人研究的基礎(chǔ)上，也經(jīng)過的基礎(chǔ)上，也經(jīng)過類似的思考，并憑類似的思考，并憑借其超凡的數(shù)學(xué)能借其超凡的數(shù)學(xué)能力和堅(jiān)定的信念，力和堅(jiān)定的信念，深入研究，最終發(fā)深入研究，最終發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律?，F(xiàn)了萬有引力定律。假設(shè)：若已知某行星做勻速圓周運(yùn)假設(shè)：若已知某行星做勻速圓周運(yùn)動軌道半徑為動軌道半徑為r，線速度為，線速度為v，質(zhì)量為，質(zhì)量為m，則它需要的向心力多大？，則它需要的向心力多大？八大行星繞太陽運(yùn)動的情景八大行星繞太陽運(yùn)動的情景 追追尋尋牛牛頓頓的的足足跡跡消去消去v2mvfr2 rvt行星運(yùn)行速度行星運(yùn)行速度v v容易容易觀測嗎？怎么辦？觀測嗎？怎么

4、辦？32rkt224mrft消去消去t2mfr224kmfr討論討論追追尋尋牛牛頓頓的的足足跡跡2mfr太陽太陽對對行星行星的引力跟的引力跟行行星星（受力星體）質(zhì)量成（受力星體）質(zhì)量成正比，與行星、太陽距正比，與行星、太陽距離的二次方成反比離的二次方成反比. .f行星行星太陽太陽f既然太陽對既然太陽對行星有引力，行星有引力，那么行星對那么行星對太陽有沒有太陽有沒有引力？它有引力？它有怎么樣定量怎么樣定量的關(guān)系？的關(guān)系？2mfr太陽太陽對對行星行星的引力跟的引力跟行行星星（受力星體）質(zhì)量成（受力星體）質(zhì)量成正比，與行星、太陽距正比，與行星、太陽距離的二次方成反比離的二次方成反比. .f行星行星太

5、陽太陽f類比法類比法牛牛 三三2mfr行星對太陽行星對太陽的引力跟太的引力跟太陽的質(zhì)量成陽的質(zhì)量成正比，與行正比，與行星、太陽距星、太陽距離的二次方離的二次方成反比成反比. .追追尋尋牛牛頓頓的的足足跡跡2mfr類比法類比法牛牛 三三2mfr牛三牛三g g為比例系數(shù)，與為比例系數(shù)，與太陽、行星無關(guān)。太陽、行星無關(guān)。方向：沿著太陽方向：沿著太陽與行星間的連線與行星間的連線2 2r rmmmmf f 2 2r rmmmmg gf f 太陽與行星間的引力太陽與行星間的引力古人古人觀點(diǎn)觀點(diǎn)牛頓牛頓思考思考理論理論演算演算總結(jié)總結(jié)規(guī)律規(guī)律2 2r rm mf f 類比類比2 2r rmmmmg gf f

6、 2mfr16著名的月地檢驗(yàn)著名的月地檢驗(yàn)二二. .萬有引力定律萬有引力定律1 1。內(nèi)容：。內(nèi)容：自然界中任何兩個(gè)物體自然界中任何兩個(gè)物體都相互吸引，引力的方向在它們的都相互吸引，引力的方向在它們的連線上，引力的大小與物體的質(zhì)量連線上，引力的大小與物體的質(zhì)量m m1 1和和m m2 2的乘積成正比、與它們之間的乘積成正比、與它們之間距離距離r r的平方成反比的平方成反比. .2 2，表達(dá)式，表達(dá)式：122.m mfgr3 3。公式的適用條件。公式的適用條件: :嚴(yán)格說嚴(yán)格說只適用于計(jì)算兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)的相互作用只適用于計(jì)算兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)的相互作用, ,但對于下述幾種情況但對于下述幾種情況, ,也可用該公式計(jì)

7、算也可用該公式計(jì)算. .（1）兩質(zhì)量分布均勻的球體間的相互作）兩質(zhì)量分布均勻的球體間的相互作用用,其中其中r是兩個(gè)球體球心的距離是兩個(gè)球體球心的距離.（2）一個(gè)均勻球體與球外一個(gè)質(zhì)點(diǎn)間的）一個(gè)均勻球體與球外一個(gè)質(zhì)點(diǎn)間的萬有引力萬有引力,r為球心到質(zhì)點(diǎn)間的距離為球心到質(zhì)點(diǎn)間的距離.（3）兩個(gè)物體間的距離遠(yuǎn)大于物體本身）兩個(gè)物體間的距離遠(yuǎn)大于物體本身的大小時(shí)的大小時(shí),r為兩物體中心間的距離為兩物體中心間的距離.特別提醒：特別提醒：(1)任何物體間的萬有引力都是同種性質(zhì)的任何物體間的萬有引力都是同種性質(zhì)的力力(2)任何有質(zhì)量的物體間都存在萬有引力，一般情況下，任何有質(zhì)量的物體間都存在萬有引力，一般情

8、況下，質(zhì)量較小的物體之間萬有引力忽略不計(jì)，只考慮天體間或質(zhì)量較小的物體之間萬有引力忽略不計(jì)，只考慮天體間或天體對附近或表面的物體的萬有引力天體對附近或表面的物體的萬有引力4 4。引力常量。引力常量（1 1）大?。海┐笮。篻=（2 2）測定：英國物理學(xué)家）測定：英國物理學(xué)家卡文卡文迪許迪許在實(shí)驗(yàn)室里用扭秤平衡測在實(shí)驗(yàn)室里用扭秤平衡測得得. .6.6710-11 nm2/kg2三、萬有引力和重力的關(guān)系三、萬有引力和重力的關(guān)系1重力是萬有引力的一個(gè)分力重力是萬有引力的一個(gè)分力重力是由于地球的吸引而產(chǎn)生的，但能否說萬有重力是由于地球的吸引而產(chǎn)生的，但能否說萬有引力就是重力呢？分析這個(gè)問題應(yīng)從地球自轉(zhuǎn)入

9、引力就是重力呢？分析這個(gè)問題應(yīng)從地球自轉(zhuǎn)入手，在地球表面上的物體所受的萬有引力手，在地球表面上的物體所受的萬有引力f可以可以分解成物體所受到的重力分解成物體所受到的重力g和隨地球自轉(zhuǎn)而做圓和隨地球自轉(zhuǎn)而做圓周運(yùn)動的向心力周運(yùn)動的向心力f，如圖所示，如圖所示，這個(gè)關(guān)系式表明，隨著高度的增加，重力加這個(gè)關(guān)系式表明，隨著高度的增加，重力加速度會減小在計(jì)算時(shí)，這個(gè)因素有時(shí)是不速度會減小在計(jì)算時(shí)，這個(gè)因素有時(shí)是不能忽略的能忽略的1 1關(guān)于太陽對行星的引力，下面關(guān)于太陽對關(guān)于太陽對行星的引力，下面關(guān)于太陽對行星的引力的說法中正確的是（行星的引力的說法中正確的是（ ） a a太陽對行星的引力等于行星做勻速圓

10、周太陽對行星的引力等于行星做勻速圓周運(yùn)動的向心力運(yùn)動的向心力 b b太陽對行星的引力大小與行星的質(zhì)量成太陽對行星的引力大小與行星的質(zhì)量成正比，與行星和太陽間的距離成反比正比，與行星和太陽間的距離成反比 c c太陽對行星的引力是由實(shí)驗(yàn)得出的太陽對行星的引力是由實(shí)驗(yàn)得出的 d d太陽對行星的引力規(guī)律是由開普勒定律太陽對行星的引力規(guī)律是由開普勒定律和行星繞太陽做勻速圓周運(yùn)動的規(guī)律推導(dǎo)出和行星繞太陽做勻速圓周運(yùn)動的規(guī)律推導(dǎo)出來的來的ad 2.如圖：兩球間的距離為如圖：兩球間的距離為r,兩球的質(zhì)量分布兩球的質(zhì)量分布均勻均勻,大小分別為大小分別為m1、m2，半徑分別為，半徑分別為r1、r2，則兩球間的萬有

11、引力大小為（則兩球間的萬有引力大小為（ ）d 3. 兩大小相同的實(shí)心小鐵球緊靠在兩大小相同的實(shí)心小鐵球緊靠在一起，它們之間的萬有引力為一起，它們之間的萬有引力為f，若，若兩個(gè)半徑是小鐵球兩個(gè)半徑是小鐵球2倍的實(shí)心大鐵球倍的實(shí)心大鐵球緊靠在一起，則它們之間的萬有引緊靠在一起，則它們之間的萬有引力為（力為（ ）a. 1/4f b. 4fc. 1/16f d. 16fd4 4兩個(gè)行星的質(zhì)量分別為兩個(gè)行星的質(zhì)量分別為m m1 1和和m m2 2，繞，繞太陽運(yùn)行的軌道半徑分別是太陽運(yùn)行的軌道半徑分別是r r1 1和和r r2 2，若，若它們只受太陽引力的作用，那么這兩它們只受太陽引力的作用，那么這兩個(gè)行

12、星的向心加速度之比為（個(gè)行星的向心加速度之比為（ ） a. 1 a. 1 b. b. c. c. d. d.d d2211rmrm1221rmrm2122rrbd6即時(shí)應(yīng)用即時(shí)應(yīng)用 (即時(shí)突破，小試牛刀即時(shí)突破，小試牛刀)7地球與物體間的萬有引力可以認(rèn)為在地球與物體間的萬有引力可以認(rèn)為在數(shù)值上等于物體的重力，那么在數(shù)值上等于物體的重力，那么在6400 km的的高空，物體的重力與它在地面上的重力之比高空，物體的重力與它在地面上的重力之比為為(r地地6400 km)()a21b12c1 4 d1 1c變式訓(xùn)練變式訓(xùn)練8.設(shè)想把質(zhì)量為設(shè)想把質(zhì)量為m的物體放在地的物體放在地球的中心，地球質(zhì)量為球的中心

13、，地球質(zhì)量為m，半徑為，半徑為r，則物，則物體與地球間的萬有引力是體與地球間的萬有引力是()a 10. 10. 在某星球的兩極處用在某星球的兩極處用彈簧秤稱得某物重彈簧秤稱得某物重w ,在赤在赤道處稱得該物重道處稱得該物重w1 ， 求該物求該物體在赤道處的向心力大小？體在赤道處的向心力大??？wwf1向5 5兩顆行星質(zhì)量之比兩顆行星質(zhì)量之比m m1 1mm2 2=12,=12,軌軌道半徑之比道半徑之比r r1 1rr2 2=31=31，下列有關(guān)數(shù)，下列有關(guān)數(shù)據(jù)之比正確的是據(jù)之比正確的是 ( ) ( )a.a.周期之比周期之比t t1 1tt2 2=31=31b.b.線速度之比線速度之比v v1 1vv2 2=31=31c.c.向心力之比向心力之比f f1 1ff2 2=19=19d.d.向心加速度之比向心加速度之比a a1 1