万有引力定律万有引力定律万有引力定律万有引力定律第三章第三章 万有引力定律万有引力定律仰望星空仰望星空 我仰望星空， 我仰望星空 它是那样寥廓而深邃； 它是那样自由而宁静；那无穷的真理， 那博大的胸怀，让我苦苦地求索、追随。 让我的心灵栖息、依偎。 我仰望星空， 我仰望星空，它是那样庄严而圣洁； 它是那样壮丽而光辉；那凛然的正义， 那永恒的炽热，让我充满热爱、 让我心中燃起希望的烈感到敬畏。 焰、响起春雷。 。 温家宝万有引力定律万有引力定律万有引力定律万有引力定律一、一、行星的运动行星的运动二、二、万有引力定律内容万有引力定律内容及应用及应用三、三、人造卫星及宇宙速度人造卫星及宇宙速度本章知识结构本章知识结构万有引力定律万有引力定律万有引力定律万有引力定律本章难点：运算量大（数据大、比例运算多）万有引力的作用万有引力定律万有引力定律万有引力定律万有引力定律阅读提纲：阅读提纲：1.1.什么是什么是“ “地心说地心说” ”，什么是，什么是“ “日心说日心说” ”？2.2.哪种学说占统治的时间较长？哪种学说占统治的时间较长？3.3.两种学说争论的结果是什么？两种学说争论的结果是什么？4.4.开普勒三大定律的内容是什么？开普勒三大定律的内容是什么？一、天体运动一、天体运动万有引力定律万有引力定律万有引力定律万有引力定律讨论与交流讨论与交流关于关于“地心说地心说”和和“日心说日心说”，除了，除了课本的介绍，你还了解些什么？比如课本的介绍，你还了解些什么？比如谁提出的？如何发展而来的？完整内谁提出的？如何发展而来的？完整内容是什么？等等。和周围的同学讨论，容是什么？等等。和周围的同学讨论，尽量多收集信息。尽量多收集信息。万有引力定律万有引力定律万有引力定律万有引力定律 托托 勒勒 密密地地心心说说 地球是世界的中心地球是世界的中心, ,并且静止不并且静止不动动, ,一切行星围绕地球做圆周运动一切行星围绕地球做圆周运动万有引力定律万有引力定律万有引力定律万有引力定律古希腊学者欧多克斯提出古希腊学者欧多克斯提出中世纪基督教神学：在宇宙中心中世纪基督教神学：在宇宙中心安置地球。地球是宇宙中心，也安置地球。地球是宇宙中心，也是全部的天体的主人。全部的天是全部的天体的主人。全部的天体是地球的，以跟着主人的形式体是地球的，以跟着主人的形式运动运动万有引力定律万有引力定律万有引力定律万有引力定律本轮本轮均轮均轮古希腊天文学家阿波隆尼斯提出的宇宙结构理论古希腊天文学家阿波隆尼斯提出的宇宙结构理论万有引力定律万有引力定律万有引力定律万有引力定律 日日心心说说 天体运行论天体运行论太阳是世界的中心太阳是世界的中心, ,并且静止不并且静止不动动, ,一切行星都围绕太阳做圆周运动。一切行星都围绕太阳做圆周运动。哥白尼哥白尼万有引力定律万有引力定律万有引力定律万有引力定律布鲁诺布鲁诺（意大利）（意大利） 每一个科学规每一个科学规律的发现都是律的发现都是不容易的，许不容易的，许多伟人甚至付多伟人甚至付出了生命的代出了生命的代价。价。万有引力定律万有引力定律万有引力定律万有引力定律荷兰一个眼镜商发荷兰一个眼镜商发明望远镜明望远镜伽利略改进了望远伽利略改进了望远镜镜发现了围绕木星转发现了围绕木星转动的动的“月球月球”万有引力定律万有引力定律万有引力定律万有引力定律伽利略的支持者：伽利略的支持者：沙格列陀和萨尔维沙格列陀和萨尔维阿蒂阿蒂亚里士多德观点支亚里士多德观点支持者：辛普利邱，持者：辛普利邱，对话对话4天天万有引力定律万有引力定律万有引力定律万有引力定律思考：两种观点的共同点是什么？不同点是什么？日心说存在局限性吗？万有引力定律万有引力定律万有引力定律万有引力定律第第 谷（丹麦）谷（丹麦）天才观察家天才观察家天体位置的天体位置的误差降为误差降为22开普勒（德国）开普勒（德国）和第谷的数据和第谷的数据有有8 8 偏差偏差 否定否定19 19 种假设种假设行星轨道为椭圆行星轨道为椭圆也许不是也许不是“完美的完美的”匀速圆周运动匀速圆周运动万有引力定律万有引力定律万有引力定律万有引力定律年年 份份春春 分分夏夏 至至秋秋 分分冬冬 至至2008 3月20日6月21日9月22日 12月22日2009 3月20日6月21日9月23日 12月22日2010 3月21日6月21日9月23日 12月22日表一：各年四节气具体日期统计表分析数据，你得到了什么？春天：92天 夏天：94天 秋天：84天 冬天：90天 四季的时间是不相等的 地球绕太阳的运动并不是完美的匀速圆周运动万有引力定律万有引力定律万有引力定律万有引力定律开普勒开普勒开开普普勒勒第第一一定定律律 所有的行星围绕太阳运动的轨道都是所有的行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆椭圆，太阳处在所有椭圆的一个，太阳处在所有椭圆的一个焦点焦点上上万有引力定律万有引力定律万有引力定律万有引力定律将一条绳的两端固定在两个定点将一条绳的两端固定在两个定点（图钉）上，以铅笔拉紧绳子所（图钉）上，以铅笔拉紧绳子所画出的图形即为椭圆。这两个定画出的图形即为椭圆。这两个定点称为此椭圆的两个焦点。从椭点称为此椭圆的两个焦点。从椭圆上任一点至两焦点的距离之和圆上任一点至两焦点的距离之和为一定值，既为一定值，既 常数。常数。O O点为对称中心点点为对称中心点, , 称为半长轴；称为半长轴； 称为半称为半短轴；短轴；PF1+PF2=OM=ON=aOR=OS=b万有引力定律万有引力定律万有引力定律万有引力定律开普勒开普勒开开普普勒勒第第二二定定律律 对于每一个行星而言，太阳和行星的对于每一个行星而言，太阳和行星的连线在相等的时间内扫过相等的面积连线在相等的时间内扫过相等的面积万有引力定律万有引力定律万有引力定律万有引力定律S SABAB=S=SCDCD=S=SEKEKM MN NM MN NR1R2快慢：近日点运行快 远日点运行慢万有引力定律万有引力定律万有引力定律万有引力定律开普勒开普勒开开普普勒勒第第三三定定律律所有行星的轨道的半长轴的三次方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（跟公转周期的二次方的比值（k）都相等都相等万有引力定律万有引力定律万有引力定律万有引力定律行星行星/卫星星半半长轴（106km）周期（天）周期（天）K（m/s）水星5787.97金星108225地球149365火星228687木星7784333土星142610759天王星287030660海王星449860148月球0.384427.3同步卫星0.042413.3610183.3610183.3610183.3610183.3610183.3610183.3710183.3710181.0310131.031013动手算一算动手计算后，你得到了什么？所有行星的半长轴的三次方与周期的平方的比值都相等，月球、卫星的比值也相等K值与环绕天体无关，与中心天体有关万有引力定律万有引力定律万有引力定律万有引力定律在中学阶段，在定量计算中，我们将椭圆轨道按照圆形轨道处理：1.行星绕太阳运动的轨道十分接近圆，太阳处在圆心1.1.所有的行星围绕太阳运动所有的行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在的轨道都是椭圆，太阳处在所有椭圆的一个所有椭圆的一个焦点焦点上上2. 对于每一个行星而言，太阳和行星的联线在相等的时间内扫过相等的面积3 3. .所有行星的轨道的半长轴所有行星的轨道的半长轴的三次方跟公转周期的二次的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等方的比值都相等2.对于某一行星来说，它绕太阳做圆周运动的角速度（或线速度）不变，即行星做匀速圆周运动3.3.所有行星的轨道半径三次所有行星的轨道半径三次方跟公转周期的二次方的比方跟公转周期的二次方的比值都相等值都相等 即即R R/T=k/T=k万有引力定律万有引力定律万有引力定律万有引力定律 我曾测量天空，现在测量幽冥。灵魂飞行我曾测量天空，现在测量幽冥。灵魂飞行天国，肉体安息土中。天国，肉体安息土中。 -开普勒自撰墓志铭开普勒自撰墓志铭开普勒定律：蕴藏天机，即是开普勒定律：蕴藏天机，即是“万有引力定万有引力定律律”。万有引力定律万有引力定律万有引力定律万有引力定律 哈雷彗星最近出现的时间是哈雷彗星最近出现的时间是1986年，天文学家哈雷预年，天文学家哈雷预言，这颗彗星将每隔一定时间就会出现，请预算下一次飞言，这颗彗星将每隔一定时间就会出现，请预算下一次飞近地球是哪一年？近地球是哪一年？提供数据：彗星轨道的半长轴提供数据：彗星轨道的半长轴R1约等于地球公转半径约等于地球公转半径R2的的18倍倍答：答：76年后的年后的2062年年万有引力定律万有引力定律万有引力定律万有引力定律例例. .根据生活数据，能不能根据生活数据，能不能求地球同步卫星与月球的求地球同步卫星与月球的轨道半径之比？能不能求轨道半径之比？能不能求地球与月球公转半径之比地球与月球公转半径之比？