7.2万有引力定律(两课时)-【点石成金系列】2020-2021学年高中物理课件（2019人教版必修第二册）

§7.2.1 万有引力定律 权威专业教育资源门户 1 知识回顾 开普勒第一定律——轨道定律 所有行星都分别在不同的椭圆轨道上围绕太阳运动，太阳是在这些椭圆的一个共同焦点上; 对每个行星来说，太阳和行星的连线在相等的时间内扫过相等的面积; 开普勒第三定律——周期定律 所有行星的椭圆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。 太阳 行星 b a 开普勒第二定律——面积定律 伽利略 行星的运动是受到了来自太阳的类似于磁力的作用，与距离成反比。 行星的运动是太阳吸引的缘故，并且力的大小与行星到太阳的距离的平方成反比。 在行星的周围有旋转的物质(以太)作用在行星上，使得行星绕太阳运动。 开普勒 笛卡尔 胡克 一切物体都有合并的趋势。 科学足迹 牛顿 (1643—1727) 英国著名的物理学家 当年牛顿在前人研究的基础上，凭借其超凡的数学能力和坚定的信念，深入研究，最终发现了万有引力定律。 牛顿在1676年给友人的信中写道： 如果说我看的比别人更远，那是因为我站在巨人的肩膀上。 建立模型 思考：行星的实际运动是椭圆运动，但我们还不了解椭圆运动的规律，那应该怎么办？能把它简化成什么运动呢？ 太阳 行星 a 理想化模型 (1)匀速圆周运动模型： 由于太阳系中行星绕太阳做椭圆运动的轨迹的两个焦点靠得很近，行星的运动轨迹非常接近圆，所以将行星的运动看成匀速圆周运动。 (2)质点模型： 由于天体间的距离很远，研究天体间的引力时将天体看成质点，即天体的质量集中在球心上。 圆周运动与向心力 行星绕太阳做的匀速圆周运动，与我们平常生活中见到的匀速圆周运动是否一样也需要向心力？ 什么力提供了行星做圆周运动的向心力？ 这种力有什么特点？ 7 一.太阳与行星间的引力 太阳 行星 r 太阳 行星 a 简化 太阳对行星的引力提供向心力，那这个力的大小有什么样的定量关系？ F 太阳 Ｍ 行星 ｍ ｒ v 1.太阳对行星的引力 科学探究 消去v 行星运行速度v容易观测？怎么办？ 消去T 讨论 行星 太阳 F F′ 既然太阳对行星有引力，那么行星对太阳有引力吗？它有怎么样的定量关系？ 请用中文描述这个关系式！ 太阳对行星的引力跟受力星体的质量成正比，与行星到太阳的距离的二次方成反比。 F 行星 太阳 F′ 类比法 行星对太阳的引力跟太阳的质量成正比，与行星到太阳的距离的二次方成反比。 太阳对行星的引力跟受力星体的质量成正比，与行星到太阳的距离的二次方成反比。 2.行星对太阳的引力 3.太阳与行星间的引力F 类比法 牛 三 F 和F ′是一对作用力和反作用力，那么可以得出F大小跟太阳质量M、行星质量m的关系式有什么关系？ 牛三 G为比例系数，与太阳、行星无关。 方向：沿着太阳与行星间的连线。 引力公式 （1）公式表明，太阳与行星间的引力大小，与太阳的质量、行星的质量乘积成正比，与两者距离的二次方成反比。 （2）式中G是比例系数，与太阳、行星都没有关系。 （3）太阳与行星间引力的方向沿着两者的连线方向。 （4）我们沿着牛顿的足迹，一直是在已有的观测结果（开普勒行星运动定律）和理论引导（牛顿运动定律）下进行推测和分析，观测结果仅对“行星绕太阳运动”成立，这还不是万有引力定律。 （5）所得出的结论不但适用于行星与太阳之间的作用力，而且对其他天体之间的作用力也适用。 月亮为什么也会绕地球公转，也不会飞离地球呢？ 对此，牛顿认为： 是地球对月球的引力， 使月球绕地球公转而不飞离地球。 F 月球 r O M m 16 牛顿的思考 <1>地球和月球之间的吸引力会不会与地球吸引苹果的力是同一种力呢? <2>地球表面的重力能否延伸到很远的地方,会不会作用到月球上? <3>拉住月球使它绕地球运动的力,与拉着苹果使它下落的力,以及众行星与太阳之间的作用力也许真的是同一种力,遵循相同的规律? 是什么力使得地面的物体不能离开地球总要落回地面呢? 滴落小露珠 成熟的苹果落下 对此，牛顿认为：是地球对地面上物体的引力，才使物体下落。 猜想： 地球对月球的引力使月球绕地球公转而不飞离地球 地球对地面上苹果的引力使苹果总要落回地面 万有引力的猜想 事实：太阳对行星的引力使行星绕太阳公转而不飞离太阳。 太阳对行星的引力 地球对月球的引力 地球对地面上苹果的引力 继续猜想 也许是同一种性质的力， 遵从相同规律 “天上”的力 “人间”的力 是否同种性质？ 二、“月～地”检验 目的： 验证地球对地面上苹果的引力 地球对月球的引力 遵循 思 路： 1.假定猜想成立，理论推导