52 万有引力定律是怎样发样发 现现的核心要点突破课堂互动讲练课前自主学案知能优化训练5.2课标定位学习习目标标：1.了解人类对类对 天体运动认识动认识 的发发展史， 理解开普勒三大定律 2了解万有引力定律得出的思路和过过程 3理解万有引力及万有引力定律的含义义并会推导导 重点难难点：重点：1.行星运动动的三大定律的内容及理 解 2万有引力定律的理解及应应用 难难点：万有引力定律的推导导及条件的理解课标课标课标课标 定位定位课前自主学案一、托勒密集古代天文学研究之大成 公元150年，托勒密构筑了宇宙“_”的 九重天模型，他的这这个模型能够预报够预报 相当长时间长时间 内的_、_和_的发发生等 二、哥白尼迎来了科学的春天 1波兰兰天文学家哥白尼认为认为 _是宇宙的 中心，地球和其他行星都绕绕_做匀速圆圆周运 动动的学说说，又称“日心地动说动说 ”或“日心体系” 地心体系行星位置日食月食太阳 太阳2哥白尼运用他的模型，不仅算出了每颗行星绕 太阳运行的_，而且第一次算出了每颗 行星到太阳的_ 三、开普勒提出行星运动三定律 1第一定律(轨道定律)：所有行星围绕太阳运动 的轨道都是_，太阳处于所有椭圆的一个 _上 2第二定律(面积定律)：对于每一颗行星而言， 太阳和行星的连线在相等的时间内扫过相等的 _周期 距离椭圆椭圆 公共焦点面积积3第三定律(周期定律)：所有行星轨轨道 _与_的比值值都相等，用公式表示为为_.式中k是与行星无关的常量开普勒三定律同样样适用于卫卫星绕绕行星的运动动， 只是比值值k的大小有所不同半长轴长轴 的立方公转转周期的平方四、发现万有引力的过程1关于行星运动原因的猜想(1)英国的吉尔伯特猜想行星是靠太阳发出的_维持绕日运动的；(2)法国数学家笛卡儿提出的_假设；(3)法国天文学家布利奥首先提出_假设磁力漩涡涡平方反比2站在巨人肩上的牛顿 (1)三大困难 困难之一：无数学工具解决曲线运动问题 困难之二：缺乏理论工具计算天体各部分对行 星产生力的总效果 困难之三：众多天体的引力和相互干扰问题无 法解决 (2)牛顿利用_知识，运用_的概念 ，把庞大天体的质量集中于_，提出了万 有引力定律微积积分质质点 球心吸引 质质量的乘积积 距离的二次方五、万有引力定律 1内容：自然界中任何两个物体都是相互 _的，引力的大小跟这这两个物体的 _成正比，跟它们们的 _成反比2公式：_，式中质质量的单单位 用kg，距离的单单位用m，力的单单位用N，G为为引 力常量，通常取G6.671011 Nm2/kg2.3卡文迪许实验英国物理学家卡文迪许利用_测出了引力常量由于卡文迪许测出引力常量G，才使得_有了真正的实用价值知道G的值后，利用_便可计算天体的质量扭秤万有引力定律万有引力定律思考感悟苹果落向地球而不是地球向上碰到苹果，是苹果对地球的引力小于地球对苹果的引力吗？提示：苹果与地球间的引力是大小相等的由于地球质量大，不可能产生明显的加速度核心要点突破一、对开普勒三大定律的理解 1开普勒第一定律(轨道定律)：明确行星的轨道 都是椭圆，但椭圆轨道都很接近圆中学阶段分 析和处理天体运动时，可将行星的椭圆轨道简化 为圆轨道来处理 2开普勒第二定律(面积定律)：指出对于每一个 行星，其与太阳的连线在相等的时间内扫过相等 的面积这一定律反映出同一颗行星在远日点的 速率小于近日点的速率特别提醒：(1)k是一个与行星无关的常量，在不同的星系中k值不同，k值只与系统的中心天体有关(2)T是公转周期，不是自转周期即时应用(即时突破，小试牛刀) 1关于天体的运动轨道和相对位置，下列说法中 正确的是( ) A所有天体绕另一天体运动的轨迹均为椭圆 B人造地球卫星的轨迹也应该是椭圆，而不同 的人造地球卫星椭圆轨道的焦点都是同一个 C太阳的位置总在太阳系中各大行星绕太阳运 动轨道的焦点上，因此，太阳是绝对静止的恒星 D任何中心天体与绕其运动的天体之间，相对 位置是保持不变的解析：选AB.根据开普勒第一定律，即轨道定 律，一个天体绕另一个天体运动时，绕行天体 的轨迹都是椭圆，即使是人造天体卫星、 航天器等也应如此，而且，中心天体位于各个 椭圆轨道的焦点上所以A、B正确选项C错 在认为太阳是绝对静止的恒星，宇宙万物间， 绝对静止的物体和天体是不存在的中心天体 和绕其运动的天体的相对位置随着环绕运动天 体位置的变化而变化，不变的是中心天体始终 位于椭圆轨道的焦点上，故D项是错误的二、对万有引力定律的理解1万有引力特点的理解(1)万有引力存在于宇宙间任何有质量的两个物体之间，是自然界中一种基本相互作用的规律(2)两个物体间的万有引力是一对作用力与反作用力2对万有引力定律的理解四性内容 普遍 性万有引力不仅存在于太阳与行星、地球与 月球之间，宇宙间任何两个有质量的物体 之间都存在着这种相互吸引的力 相互 性两个有质量的物体之间的万有引力是一对 作用力和反作用力，总是满足大小相等， 方向相反，作用在两个物体上四性内容 宏观 性在地面上的一般物体之间，由于质量比较 小，物体间的万有引力比较小，与其他力 比较可忽略不计，但在质量巨大的天体之 间，或天体与其附近的物体之间，万有引 力起着决定性作用 特殊 性两个物体之间的万有引力只与它们本身的 质量和它们间的距离有关，而与所在空间 的性质无关，也与周围是否存在其他物体 及物体的运动状态无关图图511即时应用(即时突破，小试牛刀) 3地球的半径为6.37106 m，地球质量为 5.981024kg，地球表面上质量为1.0 kg的物体 受到的地球的万有引力是_N若g9.8 m/s2，物体受到的重力为_ N，比较它们 的差别 _ _答案：9.829 9.8 在地球表面及其附近，物 体受到的万有引力近似等于物体的重力的大小课堂互动讲练开普勒定律的应用例例1 1飞飞船沿半径为为R的圆圆周绕绕 地球运动动，其周期为为T，地球半 径为为R0，如果飞飞船要返回地面， 可在轨轨道上某点A处处将速率降到 适当数值值，从而使飞飞船沿着以地 心为为焦点的椭圆轨椭圆轨 道运动动，椭椭 圆圆与地球表面在B点相切，如图图5 12所示，求飞飞船由A点到B 点所需的时间时间 ？图图512万有引力定律的应用例例2 2(2011年河南开封高一 期末)如图图513所示，在 距一质质量为为M、半径为为R、 密度均匀的球体R处处有一质质 量为为m的质质点，此时时，M对对 m的万有引力为为F1.当从M中 挖去一半径为为R/2的球体时时 ，剩下部分对对m的万有引力 为为F2.则则F1和F2的比是多少？图图513【方法总结总结 】 运用“割补补”求合力的方法应应 注意，所“割”或所“补补”的物体应应是质质量分 布均匀的物体，否则则其质质心位置不在其几何中 心求某位置的重力加速度例例3 3【答案】 A本部分内容讲解结束点此进进入课课件目 录录按ESC键键退出全屏播放谢谢谢谢 使 用