人教版 (新课标)必修22.太阳与行星间的引力完美版课件ppt

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知识回顾　　　　　　开普勒三大定律
1、（轨道定律）：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。
2、（面积定律）：太阳和行星的连线在相等的时间内扫过的面积相等。
解决了行星怎样运动的问题
3、（周期定律）：所有行星的椭圆轨道的半长轴的三次方与公转周期的二次方的比值都相等。
问题:行星“为什么这样运动”多数人伽利略开普勒笛卡儿胡克、哈雷牛顿
圆周运动最完美，天体神圣和永恒
一切物体都有合并的趋势。
来自太阳的类似于磁力的作用。
宇宙有一种特殊的物质－“以太”作用于行星。
有太阳引力，且在圆周运动时，大小和行星到太阳距离的二次方成反比。
站在巨人的肩膀上，凭借超凡的数学能力。
1、由于太阳和行星间的距离远大于太阳或行星的直径，因此可将太阳和行星看成两质点。
2、行星环绕太阳运动的轨道是椭圆，但椭圆轨道的离心率很接近于1，因此可将它理想化成一个圆轨道。
3、太阳处于圆心，而行星围绕太阳做匀速圆周运动。其向心力由太阳对行星的引力提供。
牛顿得出引力规律的过程
1、求行星绕太阳做圆周运动的向心力
2、求行星对太阳的引力
【讨论】根据下列是当时可以测量的数据，如何证明月亮受力满足“平方反比”的关系？ 地表重力加速度：g = 9.8m/s2 地球半径： R = 6400×103m 月亮周期： T = 27.3天≈2.36×106s 月亮轨道半径： r = 3 .84×108m ≈ 60R
结论： 地球对地面物体的引力与天体间的引力，本质上是同一性质的力，遵循同一规律
天体间的引力是由天体的质量决定的，它和苹果落地的力是否相同呢？
3、适用条件：可以看成质点的物体 　　　　　　 或质量分布均匀球体
1、内容：宇宙间一切物体都是相互吸引的，两个物体间的引力大小，跟它们的质量的乘积成正比，跟它们的距离的二次方成反比。
r 为两个质点或球心之间的距离
任何客观存在的有质量的物体之间都存在着这种吸引力。
两个物体相互作用的引力是一对作用力与反作用力，它们等大反向，分别作用于两个物体上。
对质量巨大的天体间才现实的意义；分析地球表面物体受力时不需考虑。
两个物体间的万有引力只与它们本身质量有关；与它们间的距离有关。
1、内容： 自然界中任何两个物体都是相互吸引的，引力的大小跟这两个物体的质量的乘积成正比，跟它们的距离的二次方成反比。
3、G为引力常量
质点 质点间的距离
均匀球体 球心间的距离
如图所示，r虽大于两球的半径，但两球的半径不能忽略，而球的质量分布均匀，大小分别为m1与m2，则两球间万有引力的大小为（ ）
三、引力常量的测量——扭秤实验1.实验原理： 科学方法——放大法
三、引力常量的测量——扭秤实验
2.实验数据 （1）G值为6.67×10-11 Nm2/kg2
3.卡文迪许扭称实验的意义（1）证明了万有引力的存在，使万有引力定律进入了真正实用的时代；（2）开创了微小量测量的先河，使科学放大思想得到推广；
（2）G值的物理含义： 两个质量为1kg的物体相距1m时，它们之间万有引力为6.67×10-11 N
对于万有引力定律的表述式，下列说法中正确的是　( 　　 )A、公式中G为引力常量，它是由实验测得 　　的，而不是人为规定的B、当r趋近于零时，万有引力趋于无穷大C、m1与m2受到的引力大小总是相等的， 　　方向相反，是一对平衡力D、m1与m2受到的引力大小总足相等的， 　　而与m1、m2 是否相等无关
同桌的两位同学,质量分别是50Kg，间距为0.5m，求它们之间的作用力多大？
说明：一般物体间的万有引力可忽略不计，天体间的万有引力则决定天体的运动。
　纵观万有引力定律的发现历程，你觉得科学发现的一般过程是什么？你能概括一下吗？
例题3、科学研究过程的基本要素包含以下几点：①提出假设；②对现象的一般观察；③通过试验对推论进行检验；④运用逻辑（包括数学）得出推论； ⑤对假说进行修正和推广。请按科学研究过程的顺序将基本要素填入下图（只填序号）
如下图所示，在半径R＝20cm、质量M＝168kg的均匀铜球中，挖去一球形空穴，空穴的半径为要，并且跟铜球相切，在铜球外有一质量m＝1kg、体积可忽略不计的小球，这个小球位于连接铜球球心跟空穴中心的直线上，并且在空穴一边，两球心相距是d＝2m，试求它们之间的相互吸引力．
F1＝F－F2＝2.41×10－9N
设行星绕恒星的运动轨道是圆，则其运行周期T的平方与其运行轨道半径R的三次方之比为常数，即，那么k的大小决定于（ 　 ）A、只与行星质量有关 B、只与恒星质量有关C、与行星及恒星的质量都有关 D、与恒星的质量及行星的速率有关
例题1：最近几年，人们对探测火星十分感兴趣，先后曾发射许多探测器。称为“火星探路者”的火星探测器曾于1997年登上火星。2004年，又有“勇气”号和“机遇“号探测器登上火星。已知地球质量约是火星质量的9.3倍，地球直径约是火星直径的1.9倍，探测器在地球表面和火星表面所受引力的比值是多少？
设探测器的质量为m，根据万有引力定律，它在地面与火星表面分别受到地球和火星的引力为
即探测器在地球表面受到的引力是在火星表面所受到引力的倍2.6 END
例2:质量为M的均匀实心球体半径为R,球心为O点.在球的右测挖去一个半径为R/2的小球,将该小球置于OO`连线上距O为L的P点，O`为挖去小球后空腔部分的中心，则大球剩余部分对P点小球的引力F为多少?
例3：已知某物体的质量为50kg，地球质量为M＝6.0×1024kg，赤道上的重力加速度约为g=9.78m/s2，赤道半径约为r＝6.378×106m，万有引力常量G＝6.67×10－11N·m2/kg2。试比较物体所受的重力和地球对它的万有引力的大小？由比较的结果，你得到什么启示？
重力：G′＝mg=50×9.78N＝489N
启示：重力虽然是万有引力的一个分力，由于另一分力（物体随地球一起做圆周运动所需的向心力）很小，所以在粗略运算时也可认为重力与万有引力是相等的。