萬有引力定律及引力常量的測定課件

銀河系銀河系行星繞太陽運動行星繞太陽運動萬有引力定律及引力常量的測定課件§5.1萬有引力定律及引力常量的測定第五章萬有引力定律及其應(yīng)用§5.1萬有引力定律第五章萬有引力定律及其應(yīng)用第一節(jié)萬有引力定律及引力常量的測定一.天體究竟做怎樣的運動——“地心說”和“日心說”1.地心說：托勒密(90-168)ClaudiusPeolemy——在古代，以希臘亞里士多德為代表，認為地球是宇宙的中心。其它天體則以地球為中心，在不停地運動。這種觀點，就是“地心說”。公元二世紀，天文學家托勒密，把當時天文學知識總結(jié)成宇宙的地心體系，發(fā)展完善了“地心說”，描繪了一個復雜的天體運動圖象。第一節(jié)萬有引力定律及引力常量的測定一.天體究竟做怎樣的運地心說:認為地球是宇宙的中心，地球是靜止不動，太陽、月亮及其他行星都繞地球運動.代表人物是古希臘學者托勒密.地心說第一節(jié)萬有引力定律及引力常量的測定地心說:認為地球是宇宙的中心，地球是靜止不動，太陽、月亮及其哥白尼(1473～1543)波蘭天文學家,他在1510年寫成的《淺說》初稿中指出:太陽是宇宙的中心體,地球與行星都繞太陽運動,只有月亮才繞地球運動,1530年終于完成了日心說的建立工作,于1543年3月《天體運動學》書名出版,否定了在西方統(tǒng)治1千多年的地心說.第一節(jié)萬有引力定律及引力常量的測定2.日心說：哥白尼(1473-1543)NicolausCopernicus

哥白尼(1473～1543)波蘭天文學家,他在1510年寫日心說:認為太陽是宇宙的中心，地球、月亮及其他行星都在繞太陽運動。代表人物是波蘭天文學家哥白尼.日心說第一節(jié)萬有引力定律及引力常量的測定日心說:認為太陽是宇宙的中心，地球、月亮及其他行星都在繞太陽二、人們對行星運動的研究1、古人把天體運動看得十分神圣，他們認為天體的運動不同于地面上物體的運動，天體做的是最完美、最和諧的勻速圓周運動。2、開普勒的導師第谷，丹麥偉大的天文學家,他對天體運動的看法與其他古人一樣，也認為天體在做勻速圓周運動。并對行星的運動做了長達20多年的觀察,記錄了大量的數(shù)據(jù)。既然行星是繞太陽運動的,那么行星是做什么樣的運動呢?3、開普勒是第谷的學生,第谷去世后他繼承了第谷的工作,他接受日心說觀點,并對第谷記錄的數(shù)據(jù)進行了長時間的大量的數(shù)學運算,總結(jié)出了太陽行星的運動規(guī)律,發(fā)表了著名的開普勒三定律。第一節(jié)萬有引力定律及引力常量的測定二、人們對行星運動的研究1、古人把天體運動看得十分神圣，他們◎丹麥天文學家，精于觀測。◎1572年，他觀測到仙后座出現(xiàn)了一顆過去從來沒見過的亮星?！?601年，第谷臨終前，把自己畢生對火星的觀測資料全部留給了開普勒，委托他進行整理研究。第谷（丹麥）仙后座的新星爆發(fā)第一節(jié)萬有引力定律及引力常量的測定◎丹麥天文學家，精于觀測。第谷（丹麥）仙后座的新星爆發(fā)第一節(jié)開普勒（德國）◎在天文學史上，開普勒享有“天空立法者”的盛譽?！蜷_普勒觀念的基礎(chǔ)是日心說。◎1609年和1619年發(fā)表了行星運動的三個定律。第一節(jié)萬有引力定律及引力常量的測定開普勒（德國）◎在天文學史上，開普勒享有“天空立法者”的盛譽萬有引力定律及引力常量的測定課件三、開普勒三定律開普勒開普勒第一定律

所有的行星圍繞太陽運動的軌道都是橢圓，太陽處在所有橢圓的一個焦點上第一節(jié)萬有引力定律及引力常量的測定三、開普勒三定律開普勒開普勒第一定律所有的行星圍繞太（1）所有的行星圍繞太陽運動的軌道都是橢圓，太陽處在所有橢圓的一個焦點上（開普勒第一定律/軌道定律）第一節(jié)萬有引力定律及引力常量的測定（1）所有的行星圍繞太陽運動的軌道都第一節(jié)萬有引力定律及開普勒開普勒第二定律

對于每一個行星而言，太陽和行星的聯(lián)線在相等的時間內(nèi)掃過相等的面積第一節(jié)萬有引力定律及引力常量的測定開普勒開普勒第二定律對于每一個行星而言，太陽和行星的聯(lián)（2）對于每一個行星而言，太陽和行星的連線在相等的時間內(nèi)掃過相等的面積（開普勒第二定律/面積定律）用公式表示為：

SAB=SCD=SEK由此可見：行星在遠日點a的速率最小，在近日點b的速率最大。太陽遠日點a近日點bt1t4t3t2第一節(jié)萬有引力定律及引力常量的測定（2）對于每一個行星而言，太陽和行星的連線在相等的時間內(nèi)掃過開普勒開普勒第三定律所有行星的軌道的半長軸的三次方跟公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等第一節(jié)萬有引力定律及引力常量的測定開普勒開普勒第三定律所有行星的軌道的半長軸的三次方跟公轉(zhuǎn)周期（3）所有行星的橢圓軌道的長半軸的三次方跟公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等（開普勒第三定律/周期定律）地球·太陽R數(shù)學表達式：T2R3=K其中R是橢圓軌道的長半軸，T是行星繞太陽公轉(zhuǎn)的周期，K是一個與行星無關(guān)的常量。第一節(jié)萬有引力定律及引力常量的測定（3）所有行星的橢圓軌道的長半軸的三次地球·太陽R數(shù)學表達式鞏固練習第一節(jié)萬有引力定律及引力常量的測定１、關(guān)于行星繞太陽運動的下列說法中正確的是（）

A、所有行星都在同一橢圓軌道上繞太陽運動。

B、行星繞太陽運動時太陽位于行星軌道的中心處。

C、離太陽越近的行星運動周期越長。

D、所有行星的軌道的半長軸的三次方跟公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等。D鞏固練習第一節(jié)萬有引力定律及引力常量的測定１、關(guān)于行星繞2.太陽系中的九大行星均在各自的軌道上繞太陽運動，若設(shè)它們的軌道為圓形，若有兩顆行星的軌道半徑比為R1：R2=2：1，他們的質(zhì)量比為M1：M2=4：1，求它們繞太陽運動的周期比T1：T2？解：即第一節(jié)萬有引力定律及引力常量的測定2.太陽系中的九大行星均在各自的軌道上繞太解：即第一節(jié)萬二.萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)1.科學家對行星運動原因的各種猜想2.牛頓總結(jié)了地球?qū)Φ孛嫔系奈矬w的引力、太陽對行星的引力、以及行星對衛(wèi)星的引力，都遵守相同的規(guī)律，是同一性質(zhì)的力。牛頓把這種引力規(guī)律做了推廣，在1687年發(fā)表了萬有引力定律。3.萬有引力定律內(nèi)容——任何兩個物體都是相互吸引的，引力的方向沿兩物體的連線，引力的大小與兩個物體質(zhì)量的乘積成正比，與他們的距離的平方成反比。其數(shù)學表達式為：第一節(jié)萬有引力定律及引力常量的測定二.萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)1.科學家對行星運動原因的各種猜想2.萬有引力定律：第一節(jié)萬有引力定律及引力常量的測定3.r是兩個物體間的距離：均勻球體指球心間距離對于相距很遠可看做質(zhì)點的物體，指質(zhì)點間的距離在均勻球體內(nèi)部所受萬有引力為零【說明】1.m1和m2表示兩個物體的質(zhì)量；2.G為引力常數(shù)。G=6.67×10－11

N·m2/kg2G的物理意義——兩質(zhì)量各為1kg的物體相距1m時萬有引力的大小。萬有引力定律的適用條件：適用于兩個質(zhì)點或者兩個均勻球體之間的相互作用。（兩物體為均勻球體時，r為兩球心間的距離）萬有引力定律：第一節(jié)萬有引力定律及引力常量的測定3.r是【例題】兩個100kg的人站在水平地面上，這兩個人之間的距離為1m，試用萬有引力定律估算兩人之間的引力。解：≈6.67×10-7N

【例題】兩個100kg的人站在水平地面上，這兩個人之間的距離引力常量的測定——卡文迪許扭秤G=6.67×10－11

N·m2/kg2第一節(jié)萬有引力定律及引力常量的測定引力常量的測定——卡文迪許扭秤G=6.67×10－11N·引力常量的物理意義——它在數(shù)值上等于兩個質(zhì)量都是1kg的物體相距1m時的相互作用力。

萬有引力定律發(fā)現(xiàn)的重要意義：萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)，對物理學、天文學的發(fā)展具有深遠的影響。它把地面上物體運動的規(guī)律和天體運動的規(guī)律統(tǒng)一了起來。在科學文化發(fā)展上起到了積極的推動作用，解放了人們的思想，給人們探索自然的奧秘建立了極大的信心，人們有能力理解天地間的各種事物。第一節(jié)萬有引力定律及引力常量的測定引力常量的物理意義第一節(jié)萬有引力定律及引力常量的測定【例題】第一節(jié)萬有引力定律及引力常量的測定已知月球繞地球運行周期T=27.3d，月球與地球的平均距離R約為38萬公里，試用萬有引力定律估算地球質(zhì)量M。【例題】第一節(jié)萬有引力定律及引力常量的測定已知月球繞地球銀河系銀河系行星繞太陽運動行星繞太陽運動萬有引力定律及引力常量的測定課件§5.1萬有引力定律及引力常量的測定第五章萬有引力定律及其應(yīng)用§5.1萬有引力定律第五章萬有引力定律及其應(yīng)用第一節(jié)萬有引力定律及引力常量的測定一.天體究竟做怎樣的運動——“地心說”和“日心說”1.地心說：托勒密(90-168)ClaudiusPeolemy——在古代，以希臘亞里士多德為代表，認為地球是宇宙的中心。其它天體則以地球為中心，在不停地運動。這種觀點，就是“地心說”。公元二世紀，天文學家托勒密，把當時天文學知識總結(jié)成宇宙的地心體系，發(fā)展完善了“地心說”，描繪了一個復雜的天體運動圖象。第一節(jié)萬有引力定律及引力常量的測定一.天體究竟做怎樣的運地心說:認為地球是宇宙的中心，地球是靜止不動，太陽、月亮及其他行星都繞地球運動.代表人物是古希臘學者托勒密.地心說第一節(jié)萬有引力定律及引力常量的測定地心說:認為地球是宇宙的中心，地球是靜止不動，太陽、月亮及其哥白尼(1473～1543)波蘭天文學家,他在1510年寫成的《淺說》初稿中指出:太陽是宇宙的中心體,地球與行星都繞太陽運動,只有月亮才繞地球運動,1530年終于完成了日心說的建立工作,于1543年3月《天體運動學》書名出版,否定了在西方統(tǒng)治1千多年的地心說.第一節(jié)萬有引力定律及引力常量的測定2.日心說：哥白尼(1473-1543)NicolausCopernicus

哥白尼(1473～1543)波蘭天文學家,他在1510年寫日心說:認為太陽是宇宙的中心，地球、月亮及其他行星都在繞太陽運動。代表人物是波蘭天文學家哥白尼.日心說第一節(jié)萬有引力定律及引力常量的測定日心說:認為太陽是宇宙的中心，地球、月亮及其他行星都在繞太陽二、人們對行星運動的研究1、古人把天體運動看得十分神圣，他們認為天體的運動不同于地面上物體的運動，天體做的是最完美、最和諧的勻速圓周運動。2、開普勒的導師第谷，丹麥偉大的天文學家,他對天體運動的看法與其他古人一樣，也認為天體在做勻速圓周運動。并對行星的運動做了長達20多年的觀察,記錄了大量的數(shù)據(jù)。既然行星是繞太陽運動的,那么行星是做什么樣的運動呢?3、開普勒是第谷的學生,第谷去世后他繼承了第谷的工作,他接受日心說觀點,并對第谷記錄的數(shù)據(jù)進行了長時間的大量的數(shù)學運算,總結(jié)出了太陽行星的運動規(guī)律,發(fā)表了著名的開普勒三定律。第一節(jié)萬有引力定律及引力常量的測定二、人們對行星運動的研究1、古人把天體運動看得十分神圣，他們◎丹麥天文學家，精于觀測。◎1572年，他觀測到仙后座出現(xiàn)了一顆過去從來沒見過的亮星?！?601年，第谷臨終前，把自己畢生對火星的觀測資料全部留給了開普勒，委托他進行整理研究。第谷（丹麥）仙后座的新星爆發(fā)第一節(jié)萬有引力定律及引力常量的測定◎丹麥天文學家，精于觀測。第谷（丹麥）仙后座的新星爆發(fā)第一節(jié)開普勒（德國）◎在天文學史上，開普勒享有“天空立法者”的盛譽?！蜷_普勒觀念的基礎(chǔ)是日心說?！?609年和1619年發(fā)表了行星運動的三個定律。第一節(jié)萬有引力定律及引力常量的測定開普勒（德國）◎在天文學史上，開普勒享有“天空立法者”的盛譽萬有引力定律及引力常量的測定課件三、開普勒三定律開普勒開普勒第一定律

所有的行星圍繞太陽運動的軌道都是橢圓，太陽處在所有橢圓的一個焦點上第一節(jié)萬有引力定律及引力常量的測定三、開普勒三定律開普勒開普勒第一定律所有的行星圍繞太（1）所有的行星圍繞太陽運動的軌道都是橢圓，太陽處在所有橢圓的一個焦點上（開普勒第一定律/軌道定律）第一節(jié)萬有引力定律及引力常量的測定（1）所有的行星圍繞太陽運動的軌道都第一節(jié)萬有引力定律及開普勒開普勒第二定律

對于每一個行星而言，太陽和行星的聯(lián)線在相等的時間內(nèi)掃過相等的面積第一節(jié)萬有引力定律及引力常量的測定開普勒開普勒第二定律對于每一個行星而言，太陽和行星的聯(lián)（2）對于每一個行星而言，太陽和行星的連線在相等的時間內(nèi)掃過相等的面積（開普勒第二定律/面積定律）用公式表示為：

SAB=SCD=SEK由此可見：行星在遠日點a的速率最小，在近日點b的速率最大。太陽遠日點a近日點bt1t4t3t2第一節(jié)萬有引力定律及引力常量的測定（2）對于每一個行星而言，太陽和行星的連線在相等的時間內(nèi)掃過開普勒開普勒第三定律所有行星的軌道的半長軸的三次方跟公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等第一節(jié)萬有引力定律及引力常量的測定開普勒開普勒第三定律所有行星的軌道的半長軸的三次方跟公轉(zhuǎn)周期（3）所有行星的橢圓軌道的長半軸的三次方跟公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等（開普勒第三定律/周期定律）地球·太陽R數(shù)學表達式：T2R3=K其中R是橢圓軌道的長半軸，T是行星繞太陽公轉(zhuǎn)的周期，K是一個與行星無關(guān)的常量。第一節(jié)萬有引力定律及引力常量的測定（3）所有行星的橢圓軌道的長半軸的三次地球·太陽R數(shù)學表達式鞏固練習第一節(jié)萬有引力定律及引力常量的測定１、關(guān)于行星繞太陽運動的下列說法中正確的是（）

A、所有行星都在同一橢圓軌道上繞太陽運動。

B、行星繞太陽運動時太陽位于行星軌道的中心處。

C、離太陽越近的行星運動周期越長。

D、所有行星的軌道的半長軸的三次方跟公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等。D鞏固練習第一節(jié)萬有引力定律及引力常量的測定１、關(guān)于行星繞2.太陽系中的九大行星均在各自的軌道上繞太陽運動，若設(shè)它們的軌道為圓形，若有兩顆行星的軌道半徑比為R1：R2=2：1，他們的質(zhì)量比為M1：M2=4：1，求它們繞太陽運動的周期比T1：T2？解：即第一節(jié)萬有引力定律及引力常量的測定2.太陽系中的九大行星均在各自的軌道上繞太解：即第一節(jié)萬二.萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)1.科學家對行星運動原因的各種猜想2.牛頓總結(jié)了地球?qū)Φ孛嫔系奈矬w的引力、太陽對行星的引力、以及行星對衛(wèi)星的引力，都遵守相同的規(guī)律，是同一性質(zhì)的力。牛頓把這種引力規(guī)律做了推廣，在1687年發(fā)表了萬有引力定律。3.萬有引力定律內(nèi)容——任何兩個物體都是相互吸引的，引力的方向沿兩物體的連線，引力的大小與兩個物體質(zhì)量的乘積成正比，與他們的距離的平方成反比。其數(shù)學表達式為：第一節(jié)萬有引力定律及引力常量的測定二.萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)1.科學家對行星運動原因的各種猜想2.萬有引力定律：第一節(jié)萬有引力定律及引力常量的測定3.r是兩個物體間的距離：均勻球體指球心間距離對于相距很遠可看做質(zhì)點的物體，指質(zhì)點間的距離在均勻球體內(nèi)部所受萬有引力為零【說明】1.m1和m2表示兩個物體的質(zhì)量；2.G為引力常數(shù)。G=6.67×10－11

N·m2/kg2G的物理意義