7.2 万有引力定律-2023-2024学年高一物理同步精讲课件（人教版2019必修第二册）

7.2 万有引力定律 太阳与行星之间的引力 月—地检验 万有引力定律 引力常量 目录 CONTENTS 1 2 4 3 开普勒第一定律——轨道定律 所有行星都分别在大小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焦点上; 对每个行星来说，行星和太阳的连线在相等的时间内扫过的面积相等; 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相等。 太阳 行星 b a 开普勒第二定律——面积定律 3 高中阶段对行星运动的近似化研究 虽然，行星的运动是椭圆轨道，运动速度大小不断的变化，但实际上，大多数行星的轨道与圆十分接近，所以在中学阶段的研究中能够按圆处理。因此，在高中阶段： ①大多数行星绕太阳运动的轨道十分接近圆，太阳处在圆心。 ②对某一行星来说，它绕太阳做圆周运动的角速度（线速度）大小不变，即行星做匀速圆周运动。 ③所有行星轨道半径的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等，即。 总体来说，在高中阶段，就是变速椭圆运动作为匀速圆周运动处理，对应的半长轴即为圆的半径。 各行星都围绕着太阳运行，说明太阳与行星之间的引力是使行星如此运动的主要原因。引力的大小和方向能确定吗? 5 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 力的大小与到太阳距离的平方成反比。 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 一切物体都有合并的趋势。 伽利略 胡克 6 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。 7 一、太阳与行星之间的引力 设行星的质量为 m，速度为 v，行星到太阳的距离为 r，则行星绕太阳做匀速圆周运动的向心力由太阳对行星的引力来提供 天文观测难以直接得到行星的速度 v，但可以得到行星的公转周期 T 8 代入得 根据开普勒第三定律 所以 太阳对行星的引力 太阳对不同行星的引力，与行星的质量成正比，与行星和太阳间的距离的二次方成反比。 9 根据牛顿第三定律，行星对太阳引力 Fʹ 应满足 F Fʹ 行星 太阳 M m 概括起来 10 2.方向：沿着太阳和行星的连线 3.G为比例系数，与太阳、行星的质量无关。 1.表达式： 一、太阳与行星之间的引力 11 例1 下列关于太阳对行星的引力的说法中正确的是（ ） A、太阳对行星的引力提供行星绕太阳做圆周运动的向心力 B、太阳对行星的引力大小与太阳的质量成正比 C、太阳对行星的引力与行星的质量无关 D、太阳对行星的引力大于行星对太阳的引力 AB 练一练 为什么月球不会飞离地球呢？ 月球和地球之间存在引力 13 这些力是同一种性质的力，并且都遵从与距离的平方成反比的规律。 当然这仅仅是猜想，还需要事实来检验！ 14 检验目的： 地球和月球之间的吸引力是否与地球吸引苹果的力为同一种力． 二、月—地检验 15 R r “月——地”检验示意图 地球对月球的引力、地球对地面上物体的引力若为同一种力，其大小的表达式应满足： 16 R r F 结论：地面物体受地球的引力、月球所受地球的引力，与太阳、行星间的引力，遵循相同的规律。 行星绕太阳公转的向心力是太阳对行星的引力 一切物体间都存在引力 卫星绕行星公转的向心力是行星对卫星的引力 地面上物体所受重力来自地球对物体的引力 19 2、表达式： 1、内容： 自然界中任何两个物体都相互吸引，引力的方向在它们的连线上，引力的大小与物体的质量m1和m2的乘积成正比，与他们之间距离r的二次方成反比。 注：G是比例系数，叫做引力常量，适用于任何两个物体； G在数值上等于两个质量都是1kg的物体相距1m时的相互作用力． 三、万有引力定律 20 3、理解： （1）普遍性：万有引力存在于任何两个物体之间； （2）相互性：作用力和反作用力； （3）宏观性：通常情况下，万有引力非常小，只有在质量巨大的天体间或天体与天体附近的物体间，它的作用才有实际的物理意义。 （4）独立性：两个物体间的万有引力与物体所在空间和其他物体无关； 21 （5）适用范围：只适用于两个质点间的引力。 a）两个质点间的相互作用; b）可以看作质点的两个物体间的相互作用; c）若是两个均匀的球体,应是两球心间的距离. m1 m2 r 22 CONTONTS 四、引力常量 1687年牛顿发现万有引力定律后