1、第一节 万有引力定律,第三章,一、天体究竟做怎样的运动？,太阳系主要成员太阳和其八大行星：水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星,美丽的家园地球,我们的银河系,、地心说,托 勒 密,托勒密于公元二世纪，提出了自己的宇宙结构学说，即“地心说”。 地心说认为地球是宇宙的中心，是静止不动的，太阳月亮及其他的行星都绕地球运动。 地心说直到16世纪才被哥白尼推翻。,（古希腊）,托勒密的地心说,较为完满的解释了当时观测到的行星运动情况，并取得了航海上的实用价值，从而被人们广为信奉。,、日心说,哥白尼在16世纪提出了日心说日心说认为太阳是静止不动的，地球和其他行星都绕太阳运动1543 年哥白尼的
2、天体运行论 出版，书中详细描述了日心说理论.,哥 白 尼,波 兰,哥白尼的“日心说”,迈出了人类认识宇宙历程中最艰难而又最重要的一步 ，而且冲破了中世纪教会神学对人们思想的禁锢，揭开了近代自然科学革命的序幕。,第 谷（丹麦）,开普勒（德国）,8 的偏差,否定19 种假设,750多颗星的观测记录,几千个数据,误差仅为2,行星轨道是椭圆的,怎么回事.,进行了70多次尝试,3、天文学家对天体运动进一步的研究,（应用圆周运动模型）,？,轨道为椭圆,二、开普勒三大定律,开普勒第一定律：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。,注意：1、太阳并不是位于椭圆中心，而是位于焦点处。
3、 2、不同行星轨道不同，但所有轨道的焦点重合。,开普勒第二定律：对于每一个行星，太阳和行星的联线在相等的时间内扫过的面积相等。,t1,t2,近日处速度大,远日处速度小,t1=t2,S1=S2,S2,S1,开普勒第三定律：所有行星的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。,比值k与行星无关，只与中心天体（太阳）有关。,注意： 1、比值k是一个与行星本身无关的物理量2、绕转对象必须相同，才能有以上比例关系,例：对于地球和木星，就有：,典例1两个行星的质量分别是m1、m2，它们绕太阳运行的轨道半长轴分别是R1和R2，则它们的公转周期之比为多少？,典例2宇宙飞船围绕太阳在近似圆形的轨道上运
4、动，若轨道半径是地球轨道半径的9倍，则宇宙飞船绕太阳运行的周期是 （ ）A3年 B9年 C27年 D81年,（1）开普勒定律不仅适用于行星，也适用于卫星，只不过此时比值k是由行星质量（中心天体）所决定的另一恒量。,（2）行星的轨道都跟圆近似，因此计算时可以认为行星是做匀速圆周运动。,（3）开普勒定律是总结行星运动的观察结果而总结归纳出来的规律，它们每一条都是经验定律，都是从观察行星运动所取得的资料中总结出来的。,定律使用范围：,伽利略,三.万有引力定律的发现,行星的运动是太阳磁力吸引的缘故，磁力与距离成反比。,行星的运动是太阳引吸引的缘故，并且力的大小与到太阳距离的平方成反比。,太阳的漩涡带动
5、行星和卫星一起运动。,开普勒,笛卡尔,胡克,行星运动是“惯性”自行维持的。,行星为什么这样运动的？,1、苹果为什么会落地？,如果苹果树长到月球那么高，苹果还会落到地面吗？,月球为什么不会落到地球上呢？是因为不受到地球的作用力吗？,如果月球不受力，它将做直线运动，如果月球受重力，没有切向线速度，会落向地球。,事实上，月球绕地球做匀速圆周运动需要向心力，这个力和苹果受到的引力可能是同性质的。,月球为什么不会落到地球上来呢？,月球为什么不会落到地球上来呢？,牛顿：在前人研究的基础上，凭借他超凡的数学能力证明了：如果太阳和行星间的引力与距离的二次方成反比，则行星的轨迹是椭圆。并且阐述了普遍意义下的万有
6、引力定律。,内容：宇宙间任何两个有质量的物体都存在相互吸引力，其大小与这两个物体的质量的乘积成正比，跟它们距离的平方成反比。,公式：,（G叫引力常数）,2、万有引力定律,【说明】 m1和m2表示两个物体的质量，r表示他们的距离， G为引力常数。G=6.671011 Nm2/kg2 G的物理意义两质量各为1kg的物体相距1m时万有引力的大小。,适用条件 ：适用于两个质点或者两个均匀球体之间的相互作用。（两物体为均匀球体时，r为两球心间的距离）当两物体间的距离远远大于每个物体的尺寸时，物体可以看成质点，直接使用万有引力定律计算,万有引力定律发现的重要意义： 万有引力定律的发现，对物理学、天文学的发
7、展具有深远的影响。它把地面上物体运动的规律和天体运动的规律统一了起来。在科学文化发展上起到了积极的推动作用，解放了人们的思想，给人们探索自然的奥秘建立了极大的信心，人们有能力理解天地间的各种事物。,1. 如果有一天万有引力突然消失，世界将发生什么变化？对你的生活将产生什么影响？,2. 万有引力定律指出，如何两个物体都存在着引力，为什么当两个人靠近时并没有吸引到一起，请估算一下你和同位同学之间的引力有多大？,粗略的计算一下两个质量为50kg，相距0.5m的人之间的引力？,一粒芝麻重的几千分之一!,课堂小结,一.天体究竟做怎样的运动,1. 地心说（托勒密）与日心说（哥白尼）,轨道定律 面积定律 周
8、期定律,二. 万有引力定律（牛顿）：,（G 6.671011 Nm2kg2）,适用条件：两个质点 两个质量分布均匀球体,2. 行星运动三大定律（开普勒）,关于万有引力，下列说法中正确得是：( ) A 万有引力只有在天体之间才体现出来 B 一个苹果由于其质量很小，它受到地球的万有引力几乎可以忽略 C 地球对人造卫星的万有引力远大于卫星对地球的万有力 D 地球表面的大气层是因为万有引力的约束而存在于地球表面附近,D,课堂练习,2、要使两物体间的万有引力减小到原来的1/4，下列办法可采用的是（ ） A 使两个物体质量各减小一半，距离不变 B 使其中一个物体的质量减小到原来的1/4，距离不 变 C 使
9、两物体的距离增为原来的2倍，质量不变 D 距离和两物体质量都减小为原来的1/4,ABC,3、地球的半径为R，地球表面处物体所受的重力为mg，近似等于物体所受的万有引力。关于物体在下列位置所受万有引力大小的说法中，正确的是（ ） A 离地面高度 R 处为4mg B 离地面高度 R 处为 1/2mg C 离地面高度 2R 处为1/9mg D 离地面高度1/2 R 处为4mg,C,设想人类开发月球，不断把月球上的矿藏搬运到地球上，假设经过长时间的开采后，地球仍可看作均匀球体，月球仍沿开采前的圆周轨道运动，则与开采前相比，地球与月球间的万有引力如何变化？,思考题：,从质量小的星球搬运物体到质量大的星球，万有引力减小； 从质量大的星球搬运东西到质量小的星球，万有引力先增后减。,
