3.2 认识万有引力定律（备课件）-【上好课】2021-2022学年高一物理同步备课系列（粤教版2019必修第二册）

第三章 万有引力定律 第二节 认识万有引力定律 粤教版（2019）高中物理必修第二册 一、行星绕日运动原因的探索 行星的运动与地面物体的运动遵循不同的规律，行星运动是由“惯性”自行维持的。 行星的运动是由于太阳磁力吸引的缘故，磁力与距离成反比。 伽利略 开普勒 宇宙由不停旋转着的微粒所组成，微粒的运动形成旋涡，太阳和行星在各自的旋涡中心，行星旋涡带动卫星运动，太阳的旋涡带动行星和卫星一起运动。 笛卡尔 胡 克 行星的运动是太阳引力的缘故，并且力的大小与到太阳距离的平方成反比.重力是由地球引力引起的。 【理论·探究】 设行星质量为m，绕太阳公转的周期为T。把行星沿椭圆轨道的运动简化为匀速圆周运动，行星的轨道半径为r，太阳对行星的引力就是行星绕太阳运动的向心力，即 根据开普勒第三定律，把代入上式，得到太阳对行星的引力 即 上式表明，作用于行星的引力与它到太阳的距离的平方成反比。 二、万有引力定律的发现 牛顿在推导出行星在椭圆轨道所受引力与到太阳距离的平方成反比后，并没有停下研究的步伐。他引入了质点的概念，把庞大天体的质量集中于球心，以便于求出天体间引力的大小。根据牛顿第三定律，行星间的引力是相互的，即太阳吸引行星，行星也同时吸引太阳，如图所示。根据可知，太阳受到行星的引力F'应与太阳自身的质量M成正比，即 与大小相等，因此有 月球受到的引力与地面上的重力是同一性质的力。 设想从山顶水平抛出一块石头（如图所示)。由于重力的作用，石头会沿着弯曲的路径落到地上，并且石头的抛出速度越大，石头飞行的距离越远。由此推想，当石头抛出的速度足够大时，它将绕地球做圆周运动而不再落向地面。假设山（即石头抛出点）越来越高，甚至达到月球轨道的高度，此时石头仍然受到重力的作用。把石头以足够大的速度抛出，它将会像月球那样围绕地球运动。 如果月球绕地球运动的引力与重力是同一性质的力，都与距离的平方成反比，那么，由于月球轨道半径约为地球半径的60倍，所以月球轨道附近的物体受到的引力只有它在地面附近受到引力的1/3600，则在相同的时间内，月球轨道附近自由落体的运动位移是地面附近自由落体的运动位移的1/3600根据月球的运行周期、轨道半径，可以算出在较短的时间内月球偏离原速度切线方向的垂直位移y(如图所示)，这个位移与在相同时间内月球轨道附近自由落体的运动位移相吻合。这表明，使月球绕地球运动的引力