第二节 认识万有引力定律（教学课件）物理粤教版必修第二册

第二节 认识万有引力定律 粤教版（2019）高中物理必修第二册 第三章 万有引力定律 @HY 开普勒三定律 开普勒第一定律——轨道定律 开普勒第二定律——面积定律 开普勒第三定律——周期定律 绕日原因 规律探索再现 万有引力定律 复习回顾 月地检验 伽利略的观点：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 开普勒的观点：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。 科学家对行星运动的各种猜想 绕日原因 规律探索再现 万有引力定律 复习回顾 月地检验 笛卡尔的观点：太阳的旋涡带动行星和卫星一起运动 胡克的观点：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 科学家对行星运动的各种猜想 绕日原因 规律探索再现 万有引力定律 复习回顾 月地检验 模型的建构 问题1：行星的实际运动是椭圆运动，但我们还不了解椭圆运动规律，那应该怎么办？能把它简化成什么运动呢？ 问题2：既然把行星绕太阳的运动简化为圆周运动。那么行星绕太阳运动可看成匀速圆周运动还是变速圆周运动？ 太阳 行星 a 太阳 行星 r 简 化 绕日原因 规律探索再现 万有引力定律 复习回顾 月地检验 模型的建构 太阳 行星 r 问题3：行星绕太阳做匀速圆周运动需要向心力，那什么力来提供做向心力？ 这个力的方向怎么样？ 问题4：太阳对行星的引力提供向心力，那这个力大小有什么样定量关系？ F 太阳 Ｍ 行星ｍ ｒ Ｖ 绕日原因 规律探索再现 万有引力定律 复习回顾 月地检验 思考1：行星绕太阳做匀速圆周运动所需要的向心力的表达式是怎样的？ 探究太阳与行星间的引力 绕日原因 规律探索再现 万有引力定律 复习回顾 月地检验 思考2：天文观测难以直接得到行星运动的线速度v，但可得到行星的公转周期T，线速度v与公转周期T的关系是怎样的？写出用公转周期T表示的向心力的表达式。 消去v 探究太阳与行星间的引力 绕日原因 规律探索再现 万有引力定律 复习回顾 月地检验 思考3：不同行星的公转周期是不同的，引力跟太阳与行星间的距离关系的表达式中不应出现周期T， 如何消去周期T? 开普勒第三定律 消去T 探究太阳与行星间的引力 绕日原因 规律探索再现 万有引力定律 复习回顾 月地检验 消去v 消去T 关系式中m是受力天体还是施力天体的质量？ 探究过程重现 绕日原因 规律探索再现 万有引力定律 复习回顾 月地检验 10 10 结论二：行星对太阳的引力跟太阳的质量成正比，与行星、太阳之间的距离的二次方成反比。 结论一：太阳对行星的引力跟行星的质量成正比，与行星、太阳之间的距离的二次方成反比。即 探究太阳与行星间的引力 绕日原因 规律探索再现 万有引力定律 复习回顾 月地检验 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 结论三: 太阳与行星间引力的大小与太阳的质量、行星的质量成正比，与两者距离的二次方成反比 作用力和反作用力 探究太阳与行星间的引力 绕日原因 规律探索再现 万有引力定律 复习回顾 月地检验 绕日原因 规律探索再现 万有引力定律 复习回顾 至此，牛顿一直是在已有的观测结果和理论引导下进行推测和分析，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。 思考问题：那么牛顿又是怎样把天体间的引力与地球对地面附近物体的引力统一起来证明它们遵循相同的规律进而得到万有引力的？ 月地检验 绕日原因 规律探索再现 万有引力定律 复习回顾 月地检验 “平抛石头”思想实验 设想：从山顶水平抛出一块石头。由于重力的作用，石头会沿着弯曲的路径落到地面上，并且石头的抛出速度越大，石头飞行的距离越远。 猜想：当石头抛出的速度足够大时，它会怎么运动？ 讨论交流 绕日原因 规律探索再现 万有引力定律 复习回顾 月地检验 地球对地面物体 地球对月球 猜想：地面上的重力与地吸引月球是同一性质的力吗？ 牛顿月地检验的基本思路： 假设：维持月球绕地球运动的力、及地面物体所受的引力和太阳与行星间的引力都遵循平方反比规律。（已知月球轨道半径是地球半径的60倍 ） 绕日原因 规律探索再现 万有引力定律 复习回顾 月地检验 进一步思考：那么，如何知道月球的向心加速度呢？ 已知：月球的公转周期T=27.3天，月球轨道半径约为地球半径的60倍，地球半径R=6.4×103km，则月球的向心加速度为? 结论：月球绕地球运动的力以及地面物体所受地球的引力和太阳与行星之间的力遵循同一规律。 在草稿纸上进行计算： 绕日原因 规律探索再现 万有引力定律 复习回顾 月地检验 宇宙间的一切物体都是互相吸引的，两个物体间引力的方向在它们的连线上，引力的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。 2、表