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行星的运动 课件6[1].ppt


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行星的运动
PLANETARY MOTION

回答下列问题
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 物体做曲线运动的条件 物体做平抛运动的条件 做平抛运动的物体, 做平抛运动的物体,在空中运动的时间和位 移分别由哪些因素决定 物体做匀速圆周运动的条件 线速度与角速度的关系 线速度与周期的关系 匀速圆周运动所需的向心力大小与角速度的 关系及与线速度的关系 向心加速度与角速度及线速度的关系

■地心说(Geocentric Universe) 地心说

托勒密的"地心说" 托勒密的"地心说"体系

地心说是长期盛行于古代欧洲的宇宙学说. 地心说是长期盛行于古代欧洲的宇宙学说.它最初由古 希腊学者欧多克斯在公元前三世纪提出, 希腊学者欧多克斯在公元前三世纪提出,后来经托勒密 (90-168)进一步发展而逐渐建立和完善起来. )进一步发展而逐渐建立和完善起来.

■日心说(Solarcentric Universe) 日心说

哥白尼的"日心说" 哥白尼的"日心说"体系

约在公元前260年,古希腊天文学家阿利斯塔克最早提出 年 约在公元前 了日心说的观点.但真正发展并完善日心说的, 了日心说的观点.但真正发展并完善日心说的,是来自 波兰的哥白尼( 波兰的哥白尼(1473-1543). ).

■第谷的天文学观测 第谷的天文学观测

仙后座的新星爆发

哥白尼的宇宙体系动摇了基督教宇宙体系的根基,但 哥白尼的宇宙体系动摇了基督教宇宙体系的根基, 它并没有在天文测算的精确度上有多大的提高. 它并没有在天文测算的精确度上有多大的提高.近代 早期最重要的观测工作是由丹麦的第谷( 早期最重要的观测工作是由丹麦的第谷(1546-1601) ) 进行的. 进行的.

■开普勒三定律 开普勒三定律

开普勒第二定律

开普勒( 开普勒(1571-1630)是继哥白尼之后第一个站出来捍 ) 卫太阳中心说,并在天文学方面有突破性成就的人物, 卫太阳中心说,并在天文学方面有突破性成就的人物, 被后世的科学史家称为"天上的立法者" 被后世的科学史家称为"天上的立法者".

■伽利略 伽利略

伽利略号

伽利略( 伽利略(1564-1642)是意大利文艺复兴后期伟大的天 ) 文学家,物理学家,力学家和哲学家, 文学家,物理学家,力学家和哲学家,也是近代实验物 理学的开拓者. 理学的开拓者.

17世纪前 伽利略 开普勒 笛卡儿 胡克,哈雷

神圣和永恒的天体必然应该做最完美 的匀速圆周运动,无需什么动因. 一切物体都有合并的趋势,这种趋势 导致物体做圆周运动. 行星一定是受到了来自太阳的类似于 磁力的作用. 在行星的周围有旋转的物质作用在行 星上,使得行星围绕太阳运动. 行星受到了太阳对它的引力.如果行 星的轨道是圆形的,它所受的引力的 大小跟行星到太阳的距离的二次方成 反比.

开普勒定律
椭圆定律) 开普勒第一定律 (椭圆定律) 所有的行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆,太阳 所有的行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆, 处在所有椭圆的一个焦点上. 处在所有椭圆的一个焦点上. 面积定律) 开普勒第二定律 (面积定律) 对于每一个行星而言, 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. 联线在相等的时间内扫过相等的面积. 周期定律) 开普勒第三定律 (周期定律) 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. 相等. R 3

T

2

=k

开普勒第一定律强调行星轨道是一椭圆. 开普勒第一定律强调行星轨道是一椭圆.
开普勒第三定律强调一个比值关系, 开普勒第三定律强调一个比值关系,且比值 与行星无关. 与行星无关.

例:太阳系中的九大行星的周期周期大小 关系?

万有引力的提出
伽利略对自由落体运动的研究 开普勒第三定律 牛顿运动定律 牛顿本人超凡的数学能力

万有引力的推导
v2 F =m r 2πr v= T 4π 2 2 r F = m 2 r = 4π m 2 T T r3 =k 2 T m F∝ 2 r m' m F∝ F 2 r m' F∝ 2 r

r3 F = 4π 2 T
2

m 2 r

m' m =G 2 r

G是一个常量, 对任何行星都是相同的

万有引力定律
1687,牛顿 自然界中任何两个物体都是相互吸引的, 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.

m' m F =G 2 G为常量,叫做引力常量 r

引力常量
物理意义: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 G=6.67259×10-11Nm2/kg2

万有引力定律的适用条件
只适用于适用于两个质点或者两个均匀 球体之间 . 对于两个质点,r是指两个质点间的距离 对于两个均匀球体,r是指两个球心间的 距离. m F F ' m' o F F ' o'

r

r

万有引力发现的重要意义
万有引力定律的发现,对物理学,天文 学的发展具有深远的影响.它在人类认 识自然的历史上树立了一座里程碑.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.

万有引力定律的应用
忽略地球自转的影响,可以认为,重力 等于地球对物体的万有引力. 地球表面及其附近的重力加速度:
GM g= 2 R

地面上方高h处的重力加速度:
GM g'= (R + h )2

已知地球半径为R,你的体重为mg,你 能否根据这些数据求出地球的质量M?

巩固练习1
两个大小相同的实心小铁球紧靠在一 起时,它们之间的万有引力为F.若两个 半径为原来2倍的实心大铁球紧靠在一 起,则它们之间的万有引力为 4F 2F F 16F

A. B. C. D.

巩固练习2
地球半径为6.37×106m.同学们试计算一 下月球绕地球的向心加速度是多大? (T=27天)

小结
得出万有引力定律的思路及方法. 任何两个物体间存在着相互作用的引力的一般规 律:即其中G为万有引力常量,r为两物间的距离. 万有引力的普遍性:它普遍存在于宇宙中任何有 质量的物体之间,不管它们之间是否还有其它作 用力. 两个物体间的万有引力是一对作用力和反作用力. 万有引力定律的计算只适用于两个质点和质量分 布均匀的球体间的相互作用. 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.


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