高中物理沪科版必修二5.2万有引力定律是怎样发现的 课件31张PPTT

屈原
天问
日月安属？列星安陈？
出自汤谷，次于蒙汜？
自明及晦，所行几里？
夜光何德，死则又育？
屈原
译文
日月天体如何连属？众星列陈究竟何如？
太阳早上从汤谷出来，夜晚在蒙汜栖息。
从天亮直到天黑，所走之路究竟几里？
月亮有着什么德行，竟然能够死而再重生？
万有引力的怎么发现的
走进物理的世界
授课教师：刘中林
开普勒第一定律
开普勒第二定律
开普勒第三定律
（轨道定律）
（面积定律）
（周期定律）
太阳
行星
b
a
开普勒三大定律
知识回顾
又
是什么原因使行星绕太阳运动？
问题提出
公元十七世纪
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。（漩涡论）
行星的运动是受到了来自太阳的类似于磁力的作用。
科学猜想
笛卡尔
吉尔伯特
1645年首先提出平方反比假设。认为每个行星受太阳发出的力支配，力的大小跟行星与太阳的距离的平方成反比。
行星绕太阳运动受到了太阳对它的引力，并且力的大小与到太阳距离的二次方成反比。
胡 克（英）
科学猜想
布利奥（法）
雷 恩（英）
哈 雷（英）
使行星沿圆或者椭圆运动，需要指向圆心或者椭圆焦点的力，这个力应该就是太阳对它的引力。
并且这种引力存在于所有物体之间。
科学猜想
牛顿（英）
牛顿计算手稿
牛顿经过大量思考和严谨的计算，最终得出太阳与行星间引力的关系。
科学猜想
重走大师之路
1、行星绕太阳运动的轨道
太阳
行星
=
v
科学探究
三大困难
2、天体属于庞然大物
3、众多天体相互干扰
行 星
轨道半长轴a(106km)
轨道半短轴b(106km)
水星
57.9
56.7
金星
108.2
108.1
地球
149.6
149.5
火星
227.9
226.9
木星
778.3
777.4
土星
1427.0
1424.8
天王星
2882.3
2879.1
海王星
4523.9
4523.8
观察下面八大行星轨道数据，你发现了什么？
科学探究
太阳
行星
r
太阳
行星
模型简化
F
科学探究
运动过程理想化
模型简化
研究对象理想化
－－－星球 → 质点
－－－匀速圆周运动
1.设行星质量为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？
太阳
行星m
r
太阳对行星的引力
科学探究
2.天文观测难以直接得到行星运动的速度v，但可以得到行星公转的周期T ，根据他们之间的关系得到向心力表达式。
　
　
消去v
科学探究
开普勒第三定律：
消去T
3.不同行星公转周期不同，F与r关系中不应该出现T，怎么将T消去？
科学探究
m是受力天体的质量
4.结论：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.
得出结论
行星对太阳的引力
F
行星
太阳
F′
科学验证
行星对太阳的引力
类比
1.牛顿的思考
科学探究
2.结论：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.
M是太阳的质量
科学探究
太阳与行星间的引力
结论: 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
得出结论
合理推广
太阳与行星间的引力满足公式
即日-地系统满足
牛顿认为日地间的引力与月地间的引力，
与地球上的物体与地球的引力是同一种力。
提示：根据牛顿第二定律
月-地系统满足：
地球上的物体满足：
月-地检验
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}利用引力公式
利用观测结果
地球平均半径：6371.004km
月球至地球的距离：384000km，g取9.8m/s2
月球至地球的距离：384000km
月亮绕地周期27.3天，即2358720s
月球绕地球向心加速度可求得
a=2.7x10-3m/s2
月球绕地球向心加速度可求得
a=2.7x10-3m/s22
牛 顿
布利奥（法）
哥白尼（波）
第谷（丹）
开普勒（德）
吉尔伯特（英）
笛卡尔（法）
胡克（英）
雷恩（英）
哈雷（英）
如果我比别人看的更远些，那是因为我站在巨人们的肩膀上
牛顿（英）
站在了巨人肩膀上的牛顿，于1687年正式发表了万有引力定律.
1、内容：自然界中任何两个物体都是互相吸引的，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.
2．引力常量G＝6.67×10－11 N·m2/kg2
(1)引力常量由卡文迪许于1789年在实验室测量得出。
(2)意义：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。
课堂小结
提出问题
科学猜想
科学探究
得出结论
合理扩展
得出太阳与行星的引力公式
万有引力
万有引力适用于一切物体
1、行星之所以绕太阳运动，是因为( )
A．行星运动时的惯性作用?
B．太阳是宇宙的控制中心，所以星体都绕太阳旋转?
C．太阳对行星有约束运动的引力作用?
D．行星对太阳有排斥力作用，所以不会落向太阳?
课堂练习
2、关于太阳与行星间引力的下列说法中正确的是( )?
A．公式中的G是比例系数，是人为规定的?
B．这一规律可适用于任何两物体间的引力?
C．太阳与行星间的引力是一对平衡力?
D．检验这一规律是否适用于其它天体的方法是比较观测结果与推理结果的吻合性?
课堂练习
3、下面关于太阳对行星的引力说法中的正确的是( ) A．太阳对行星的引力等于行星做匀速圆周运动的向心力 B．太阳对行星的引力大小与行星的质量成正比，与行星和太阳间的距离成反比 C．太阳对行星的引力规律是由实验得出的 D．太阳对行星的引力规律是由开普勒定律和行星绕太阳做匀速圆周运动的规律推导出来的
课堂练习
谢谢