高一物理《万有引力定律及引力常量的测定》课件

课件30张PPT。第一节
万有引力定律及引力常量的测定第一节 万有引力定律及引力常量的测定一.天体究竟做怎样的运动——“地心说”和“日心说”1.地心说：托勒密(90-168)Claudius Peolemy ——在古代，以希腊亚里士多德为代表，认为地球是宇宙的中心。其它天体则以地球为中心，在不停地运动。这种观点，就是“地心说”。公元二世纪，天文学家托勒密，把当时天文学知识总结成宇宙的地心体系，发展完善了“地心说”，描绘了一个复杂的天体运动图象。地心说:认为地球是宇宙的中心，地球是静止不动，太阳、月亮及其他行星都绕地球运动. 代表人物是古希腊学者托勒密.地
心
说第一节 万有引力定律及引力常量的测定哥白尼(1473～1543) 波兰天文学家,他在1510年写成的《浅说》初稿中指出:太阳是宇宙的中心体,地球与行星都绕太阳运动,只有月亮才绕地球运动,1530年终于完成了日心说的建立工作,于1543年3月《天体运动学》书名出版,否定了在西方统治1千多年的地心说.第一节 万有引力定律及引力常量的测定2.日心说：哥白尼(1473-1543) Nicolaus Copernicus 日心说:认为太阳是宇宙的中心，地球、月亮及其他行星都在绕太阳运动。代表人物波兰天文学家是哥白尼.日
心
说第一节 万有引力定律及引力常量的测定(二）人们对行星运动的研究1、古人把天体运动看得十分神圣，他们认为天体的运动不同于地面上物体的运动，天体做的是最完美、最和谐的匀速圆周运动。2、开普勒的导师第谷，丹麦伟大的天文学家他对天体运动的看法与其他古人一样，也认为天体在做匀速圆周运动。并对行星的运动做了长达20多年的观察,记录了大量的数据.既然行星是绕太阳运动的,那么行星是做什么样的运动呢?3、开普勒是第谷的学生,第谷去世后他继承了第谷的工作,他接受日心说观点,并对第谷记录的数据进行了长时间的大量的数学运算,总结出了太阳行星的运动规律,发表了著名的开普勒三定律.第一节 万有引力定律及引力常量的测定◎丹麦天文学家，精于观测。
◎1572年，他观测到仙后座出现了一颗过去从来没见过的亮星。
◎1601年，第谷临终前，把自己毕生对火星的观测资料全部留给了开普勒，委托他进行整理研究。
第谷（丹麦）仙后座的新星爆发第一节 万有引力定律及引力常量的测定开普勒（德国）◎在天文学史上，开普勒享有“天空立法者”的盛誉。
◎开普勒观念的基础是日心说。
◎1609年和1619年发表了行星运动的三个定律。第一节 万有引力定律及引力常量的测定（1）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；
一、开普勒三定律（2）开普勒第二定律：太阳和任何一个行星的连线在相等的时间内扫过相等的面积；用公式表示为：
SAB=SCD=SEK 由此可见：行星在远日点a的速率最小，在近日
点b的速率最大。第一节 万有引力定律及引力常量的测定（3）开普勒第三定律：所有行星绕太阳运
动轨道半长轴的立方跟公转周期的平方成正
比；R其中r是椭圆轨道的半长轴，T是行星绕太阳公转的周期，K是一个与中心天体的质量有关的常量。第一节 万有引力定律及引力常量的测定　需要注意：
（1）开普勒定律不仅适用于行星围绕恒星运动，也适用于卫星围绕行星运动，只不过此时比值 k 是由行星质量所决定的另一恒量．
（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．巩固练习太阳系中的九大行星均在各自的轨道上绕太
阳运动，若设它们的轨道为圆形，若有两颗
行星的轨道半径比为R1：R2=2：1，他们的
质量比为M1：M2=4：1，求它们绕太阳运动
的周期比T1：T2？解：即第一节 万有引力定律及引力常量的测定 行星为什么会如此运行呢？它们为什么既不会脱离太阳，又不会坠向太阳呢？
二、万有引力定律牛顿经过认真的思考，认为地面上物体的自由下落与天空中月亮围绕地球转动的道理是相同的，都是由于地球对它们有引力作用。
为什么同时受重力作用，表现出的现象却是一个是苹果落地，一个是月亮围绕地球转动呢？月亮为什么不会象苹果那样落向地面呢？为了说明在重力作用下，为什么月亮不会落向地面而围绕地球做圆周运动，牛顿给我们做了一个理想实验来说明这一问题。
牛顿的人造地球卫星草图物体围绕地球做圆周运动和苹果落地一样也是物体受到重力的一种外在表现形式 牛顿总结了前人的研究成果，运用开普勒三大定律和他在力学、数学方面的研究成果，提出了万有引力定律。
自然界中任何两个物体都是相互吸引的，引力的方向沿两物体的连线，引力的大小跟这两个物体的质量的乘积成正比，跟它们的距离的二次方成反比。1、内容：2、表达式：3、 G为引力常量， G=6.67×10-11N·m2/kg2
在数值上等于两个质量为1kg的物体相距1m时的相互作用力。4、万有引力公式的适用范围：1）万有引力存在于一切物体之间，但上述公式只能计算两质点间的引力； 即两物体的形状和大小对它们之间的距离而言,影响很小,可以忽略不计.2）两质量分布均匀的球体之间的引力，也可用上述公式计算，且r为两球心间距离； (1)万有引力定律的发现, 是17世纪自然科学最伟大的成果之一. 把地面上物体运动的规律和天体的运动规律统一了起来。
(2)万有引力定律的发现, 对以后物理学的发展和天文学的发展具有深远的影响, 它第一次揭示了自然界中一种基本相互作用的规律。
(3)万有引力定律的发现, 解放了人们的思想，对科学文化的发展起到了积极的推动作用。5、意义：三、引力常量的测量—卡文迪许扭称实验亨利·卡文迪许卡文迪许实验室最富有的学者，最博学的富豪【思考】对于一个十分微小的物理量
该采用什么方法测量？—放大法引力常量的测量—卡文迪许扭称实验(1789年)万有引力常量测量.exe两次放大及等效的思想
1.扭秤装置把微小力通过杠杆旋转明显反映出来（一次放大）；
2.扭转角度（微小形变）通过光标的移动来反映（二次放 大），从而确定物体间的万有引力。巧妙之处：实验数据：
G值为6.67×10-11 N·m2/kg2
实验意义：
①证明了万有引力的存在，使万有引力定律进入了真正实用 的时代；
②开创了微小量测量的先河，使科学放大思想得到推广；
卡文迪许扭称实验
A．公式中 G 为引力常量，它是由实验测得的，而不是 人为规定的
B．当 r 趋近于零时，万有引力趋近于无穷大
C．m1 与m2 受到的引力总是大小相等的，与 m1 、m2 是否相等无关
D．m1 与m2 受到的引力总是大小相等、方向相反的，是一对平衡力小试身手：AC2.两个大小相等的实心均质小铁球，紧靠在一起时它们之间的万有引力为F；若两个半径2 倍于小铁球的实心均匀大铁球紧靠在一起，则它们之间的万有引力为（ ）
A、2F B、4F
C、8F D、16F记住球体公式：D小试身手：3、地球的质量大约为月球质量的81倍。 一飞行器在地球与月球之间，当月球对它的引力和地球对它的引力大小相等时，这个飞行器距地心的距离与距月心的距离之比为　　　。 【答案】9:1第一节 万有引力定律及引力常量的测定思考与讨论:重力与万有引力一样吗?F引GF地表上的物体：①万有引力的一个分力提供物体随地球自转的向心力，一个分力产生重力。④重力随纬度的增大而增大。⑤由于随地球自转的向心力很小，在地球表面的物体，则F引≈G不考虑地球自转,万有引力等于重力.奇怪了？随着地球自转加快,我们会不会飞起来呢?②在南北极：③在赤道：