3-10萬(wàn)有引力定律.電子教案教學(xué)課件

一、萬(wàn)有引力定律的表述

人類曾經(jīng)長(zhǎng)期錯(cuò)誤地認(rèn)為地球是宇宙的中心，日、月、星辰都是圍繞著地球旋轉(zhuǎn)的。直到1542年波蘭科學(xué)家哥白尼提出了行星是圍繞太陽(yáng)旋轉(zhuǎn)的，1609年德國(guó)天文學(xué)家開普勒通過(guò)觀測(cè)證實(shí)了哥白尼的學(xué)說(shuō)。在長(zhǎng)期的生產(chǎn)實(shí)踐中，人們終于認(rèn)識(shí)到，行星繞太陽(yáng)運(yùn)行的軌道與圓軌道近似，可以認(rèn)為行星是以太陽(yáng)為圓心做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。開普勒(1571－1630)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和航海等需要天文觀測(cè)哥白尼開普勒良好的數(shù)學(xué)功底超強(qiáng)的邏輯思維日心說(shuō)行星運(yùn)動(dòng)規(guī)律牛頓

自然界中任何兩個(gè)物體都是相互吸引的，引力的大小跟這兩個(gè)物體的質(zhì)量的乘積成正比，跟它們的距離的二次方成反比。

牛頓在前人研究的基礎(chǔ)上，憑借他超凡的數(shù)學(xué)能力證明了：如果太陽(yáng)和行星間的引力與距離的二次方成反比，則行星的軌跡是橢圓，并且在1678年發(fā)表了萬(wàn)有引力定律。引力常數(shù)m1

m2r

根據(jù)萬(wàn)有引力定律，兩個(gè)質(zhì)量都是1kg的物體相距1m時(shí)的相互作用力僅為6.67×10-11Ｎ。通常，地面上兩個(gè)物體之間的萬(wàn)有引力是微不足道的，在分析問(wèn)題時(shí)可不予考慮。但是，在天體之間，天體的質(zhì)量特別巨大，萬(wàn)有引力起著決定性的作用。解：地球?qū)υ虑虻娜f(wàn)有引力提供月球繞地球旋轉(zhuǎn)所需要的向心力。由萬(wàn)有引力定律和向心力公式得

例題利用月球繞地球的旋轉(zhuǎn)周期Ｔ＝2.36×106ｓ和月地平均距離Ｒ＝3.84×108ｍ。試估算地球的質(zhì)量Ｍ。答：地球的質(zhì)量為6.01×1024kg已知：Ｔ＝2.36×106ｓ，Ｒ＝3.84×108ｍ求：Ｍ二、人造地球衛(wèi)星

地球?qū)χ車奈矬w有引力的作用，因而拋出的物體要落回地面。但是，拋出的初速度越大，物體就會(huì)飛得越遠(yuǎn)。牛頓繪制的人造衛(wèi)星原理圖

研究地球衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)是基于這樣一種基本模型：將衛(wèi)星視作質(zhì)點(diǎn)，以地心為圓心，運(yùn)動(dòng)軌跡為圓，所需向心力由地球的萬(wàn)有引力提供。

設(shè)衛(wèi)星和地球的質(zhì)量分別為ｍ和Ｍ，衛(wèi)星到地心的距離為ｒ，衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的速度為ｖ。由于衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)所需的向心力是由萬(wàn)有引力提供的，所以則可用上式求人造衛(wèi)星沿圓形軌道繞地球運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度。

對(duì)于靠近地面運(yùn)行的人造衛(wèi)星，可以認(rèn)為軌道半徑r近似等于地球半徑

R。將地球半徑和地球質(zhì)量的公認(rèn)值代入上式，得

7.9km/s就是人造衛(wèi)星在地面附近繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)所必須具有的速度，叫做第一宇宙速度，又稱為環(huán)繞速度。

若衛(wèi)星進(jìn)入地面附近軌道的速度大于7.9km/s,而小于11.2km/s,它的運(yùn)動(dòng)軌跡是橢圓。v1=7.9km/sv2=11.2km/sv3=16.7km/s

第二宇宙速度：使物體掙脫地球引力束縛的最小發(fā)射速度,v2=11.2km/s。

第三宇宙速度:使物體掙脫太陽(yáng)引力束縛的最小發(fā)射速度,v3=16.7km/s

1957年10月4日，蘇聯(lián)第一顆人造地球衛(wèi)星成功地送上了太空軌道，開創(chuàng)了空間科學(xué)的新紀(jì)元。隨后，1958年1月31日，美國(guó)也成功地發(fā)射了一顆人造衛(wèi)星。1970年4月24日我國(guó)首次發(fā)射了“東方紅１號(hào)”人造衛(wèi)星。迄今我國(guó)已向太空發(fā)射了近50顆各種用途的人造衛(wèi)星?！吧裰?號(hào)”載人飛船的成功發(fā)射和返回，標(biāo)志著我國(guó)現(xiàn)代航天技術(shù)已經(jīng)走在世界前列。人造衛(wèi)星的發(fā)射

神舟六號(hào)待命飛天神舟六號(hào)點(diǎn)火升空神舟六號(hào)發(fā)射成功選擇進(jìn)入下一節(jié)：3-1

牛頓第一定律3-2

牛頓第二定律3-3牛頓第三定律3-4

牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用*3-5牛頓運(yùn)動(dòng)