1、粤教版高中物理必修粤教版高中物理必修第三章第一节第三章第一节万万 有有 引引 力力 定定 律律彭洪锐彭洪锐 学习导航学习导航地心说地心说日心说日心说 人类对行星运动规律描述历程：人类对行星运动规律描述历程：地心说地心说日心说日心说圆周运动圆周运动与事实矛盾与事实矛盾椭圆运动椭圆运动开普勒对行星运动规律的描述开普勒对行星运动规律的描述请你根据预习情况回答以下问题？请你根据预习情况回答以下问题？n1 1、什么是地心说？、什么是地心说？地球是宇宙的中心，是静止地球是宇宙的中心，是静止不动的，太阳、月亮及其它不动的，太阳、月亮及其它行星都绕地球运动。行星都绕地球运动。n代表人物：代表人物：托勒密托勒密
2、（C.Ptolemy)托勒密（约公元二世纪）托勒密（约公元二世纪）地心说：地心说：H02301H02301n2 2、“地心说地心说”在历史上所起的积极作用是在历史上所起的积极作用是什么？消极作用又是什么？什么？消极作用又是什么？n制定制定“历法历法”用于指导人们狩猎、捕鱼和安排用于指导人们狩猎、捕鱼和安排农业生产；农业生产；n绘制绘制“星象图星象图”用于指引航行和旅行；用于指引航行和旅行；n安排宗教活动，在政治领域统治人们的思想；安排宗教活动，在政治领域统治人们的思想；n解释宇宙的起源和物质的组成解释宇宙的起源和物质的组成n因为因为“地心说地心说”符合当时强大势力的宗教神符合当时强大势力的宗教
3、神学关于地球是宇宙中心的说法，统治人们思学关于地球是宇宙中心的说法，统治人们思想达一千多年之久。想达一千多年之久。n3、宗教神权为何信奉、宗教神权为何信奉“地心说地心说”？它的危？它的危害仅限于人们对宇宙的错误认识吗？害仅限于人们对宇宙的错误认识吗？n由于由于“地心说地心说”能解释一些天文现象，又符能解释一些天文现象，又符合人们的日常经验，而且完全符合天主教的合人们的日常经验，而且完全符合天主教的思想：思想：地球是宇宙的中心，宇宙万物都是上地球是宇宙的中心，宇宙万物都是上帝创造的帝创造的。n不是，它被宗教神权所利用而成为禁不是，它被宗教神权所利用而成为禁锢人们思想的枷锁。锢人们思想的枷锁。n4
4、 4、古希腊也有人提出过、古希腊也有人提出过“日心说日心说”为何人们没能重视它？为何人们没能重视它？n因为因为“日心说日心说”不符合宗教的主不符合宗教的主张和人们的日常生活经验，长期张和人们的日常生活经验，长期内很少人相信。内很少人相信。n5、什么是什么是日心日心说？说？n太阳是静止不动的，太阳是静止不动的，地球和其它行星都地球和其它行星都绕太阳运动。绕太阳运动。n代表人物：代表人物：哥白尼哥白尼(N.Copernicus)哥白尼哥白尼 1473-15431473-1543日心说：日心说：H02301H02301n6 6、哥白尼的、哥白尼的“日心说日心说”有事实根据吗有事实根据吗？n他经过他经
5、过4040年的天文观测和年的天文观测和研究，在古代日心说的启研究，在古代日心说的启发下，并且利用托勒密及发下，并且利用托勒密及其后人积累的天文资料，其后人积累的天文资料，重新提出重新提出“日心说日心说”。讨论与交流讨论与交流n“地心说地心说”和和“日心说日心说”之争曾经历了漫之争曾经历了漫长的历程，现在我们应该如何评论它们长的历程，现在我们应该如何评论它们的争论？请发表你的观点。的争论？请发表你的观点。 l“地心说地心说”符合当时人们的日常生活符合当时人们的日常生活习惯，是人类开始对天体观测和研究习惯，是人类开始对天体观测和研究的结果。的结果。“日心说日心说”能解释能解释“地心说地心说”不能解
6、释的一些天文现象，更进了一不能解释的一些天文现象，更进了一步。为开普勒对行星运动的描述提供步。为开普勒对行星运动的描述提供了有力的帮助。了有力的帮助。开普勒行星运动的规律的发现开普勒行星运动的规律的发现(1)(1)“地心说地心说”和和“日心说日心说”都相信天体运动都相信天体运动是匀速圆周运动；是匀速圆周运动；(2)(2)丹麦天文学家丹麦天文学家第谷第谷连连续续2020多年对星的位置进多年对星的位置进行了精确的测量，积累行了精确的测量，积累了大量的数据。了大量的数据。第谷第谷(1546-1601)(1546-1601)（3）德国天文学家开普勒）德国天文学家开普勒(J.Kepler,1571-16
7、30)发现第谷对火发现第谷对火星运行轨道的观测值有星运行轨道的观测值有8 的误差。的误差。根据第谷观测资料根据第谷观测资料,企图阐明行星运企图阐明行星运动的真实轨迹动的真实轨迹,经过经过4年多的刻苦计算年多的刻苦计算,先后否定了先后否定了19种设想种设想,最后发现行星最后发现行星运动的真实轨迹不是圆运动的真实轨迹不是圆,而是椭圆而是椭圆,最最终完成了对行星运动规律的描述。终完成了对行星运动规律的描述。第谷的观测数据是正确的吗？误差产生第谷的观测数据是正确的吗？误差产生的原因是什么？的原因是什么？是正确的，火星实际上不是正确的，火星实际上不是做圆周运动，而是做椭是做圆周运动，而是做椭圆运动。圆运
8、动。开普勒三定律开普勒三定律n开普勒第一定律：所有的行星围绕太阳运动开普勒第一定律：所有的行星围绕太阳运动的轨道是椭圆，太阳位于的轨道是椭圆，太阳位于椭圆椭圆的一个焦点上；的一个焦点上；n开普勒第二定律：行星和太阳之间的连线，开普勒第二定律：行星和太阳之间的连线，在相等时间内扫过相同的在相等时间内扫过相同的面积面积；n开普勒第三定律：行星围绕太阳开普勒第三定律：行星围绕太阳公转公转的的周期周期的平方和轨道的平方和轨道半长轴半长轴的立方成正比。的立方成正比。开普勒对行星运动的描述开普勒对行星运动的描述H02302H02302n开普勒的行星运动规律只是对行星开普勒的行星运动规律只是对行星如何绕太阳
9、运动作了切确的描述。如何绕太阳运动作了切确的描述。n为何行星做椭圆运动为何行星做椭圆运动? ? ? 科学家的种种猜想：科学家的种种猜想：（1）不论是很高的苹）不论是很高的苹果树还是很矮的苹果果树还是很矮的苹果树，树上的苹果都会树，树上的苹果都会落地。由此可知，即落地。由此可知，即使苹果树长到月球那使苹果树长到月球那么高，苹果照样会落么高，苹果照样会落地。那么月球为何不地。那么月球为何不落地？落地？苹果落地的思考：苹果落地的思考：万有引力定律的发现万有引力定律的发现（2）苹果树上的苹果相对地球是静止的，因苹果树上的苹果相对地球是静止的，因此会落到地面；若月球相对地球是静止，月此会落到地面；若月球
10、相对地球是静止，月球也将像苹果一样的落回地面。球也将像苹果一样的落回地面。月球在地面上空具有速度，所以没有落回月球在地面上空具有速度，所以没有落回地面。同样的道理在月球处的苹果若具有地面。同样的道理在月球处的苹果若具有月球一样的运动速度，它也将象月球一样月球一样的运动速度，它也将象月球一样不会落回地面。不会落回地面。月月 球球一一定定的的条条件件苹苹 果果绕地球运动绕地球运动落落 地地相同的结果相同的结果 相同的相同的原因原因 可能来自可能来自月球受到的引力和苹果受月球受到的引力和苹果受到的重力同一性质的力到的重力同一性质的力猜想猜想牛顿的牛顿的 “月月-地地” 检验检验n设月球绕地球公转的运
11、动理想化成匀速圆设月球绕地球公转的运动理想化成匀速圆周运动。周运动。n物体在月球轨道上运动时受到的向心力为：物体在月球轨道上运动时受到的向心力为： 由：由：F=m2r=m(2/T)2 r得：得：a=(2/T)2 r=23.14/(28243600)23.84108m/s=2.610-3 m/s则物体在月球轨道上的向心加速度是地球表面重则物体在月球轨道上的向心加速度是地球表面重力加速度的力加速度的1/3600，即：，即：假如结论：假如结论： FF m/r2 是正确的是正确的a/=(1/3600)9.8m/s2=2.710-3 m/s2显然，实际推算和假设基本接近，在误差允许范显然，实际推算和假设
12、基本接近，在误差允许范围内，说明月球绕地球的力与地面物体下落的力围内，说明月球绕地球的力与地面物体下落的力同样遵循反平方的规律。同样遵循反平方的规律。万有引力定律万有引力定律n1、内容：宇宙间任何两个有质量的物体、内容：宇宙间任何两个有质量的物体间都存在相互吸引力，其大小与两物体的间都存在相互吸引力，其大小与两物体的质量乘积成正比，与它们间距离的平方成质量乘积成正比，与它们间距离的平方成反比。反比。数学表达式：数学表达式：引力常数引力常数两物体间的距离两物体间的距离m 的单位：的单位：kgr 的单位的单位: mG=6.67 10-11Nm2/kg23、万有引力的适用条件：、万有引力的适用条件：
13、（1）两物体视为质点；如：行星绕太阳）两物体视为质点；如：行星绕太阳旋转。旋转。（2）两个均匀球体间，）两个均匀球体间， r 可为两球心之可为两球心之间的距。间的距。（3）一个均匀球体和一个质点，）一个均匀球体和一个质点， r球心与球心与质点的距离。质点的距离。4、应用万有引力时应该注意的、应用万有引力时应该注意的问题：问题：（1）万有引力的普遍性）万有引力的普遍性（2）万有引力的相互性）万有引力的相互性（3）万有引力的宏观性）万有引力的宏观性（4）万有引力的特殊性）万有引力的特殊性它把地面上物体的运动和天体运动的规律它把地面上物体的运动和天体运动的规律统一起来，第一次揭示了自然界中一种基统一
14、起来，第一次揭示了自然界中一种基本的相互作用力，使人们树立了认识并支本的相互作用力，使人们树立了认识并支配宇宙自然规律的信心，解放了思想。配宇宙自然规律的信心，解放了思想。5、万有引力定律的重要意义：万有引力定律的重要意义：讨论与交流讨论与交流1 1、如果有一天万有引力突然消失，世界将、如果有一天万有引力突然消失，世界将发生什么变化？对你的生活将产生什么发生什么变化？对你的生活将产生什么影响？影响？ 若没有万有引力的作用，地球表面的大若没有万有引力的作用，地球表面的大气和水将会脱离地球表面，飞散到茫茫的宇气和水将会脱离地球表面，飞散到茫茫的宇宙之中；地球表面的土石以及人类也将在地宙之中；地球表
15、面的土石以及人类也将在地球自转的影响下沿着地球表面的切线方向飞球自转的影响下沿着地球表面的切线方向飞向宇宙之中。向宇宙之中。 总之，没有万有引力的作用，地球最终总之，没有万有引力的作用，地球最终会解体。会解体。2 2、万有定律指出，任何物体间都存在着引、万有定律指出，任何物体间都存在着引力，为什么人靠近时并没有吸引到一起？力，为什么人靠近时并没有吸引到一起？请估算一下你和同桌同学间的引力有多请估算一下你和同桌同学间的引力有多大？大？由于人的质量远小于地球的质量，因此两由于人的质量远小于地球的质量，因此两人之间的吸引力远小于地球对人的吸引力人之间的吸引力远小于地球对人的吸引力（即人的重力），两人之间的吸引力不足（即人的重力），两人之间的吸引力不足以克服地面间的摩擦力，因而两人不能吸以克服地面间的摩擦力，因而两人不能吸在一起。在一起。P46练习：练习：1、2、3有了坚定的意志，就等于给双脚添了一对翅膀。有了坚定的意志，就等于给双脚添了一对翅膀。一个人的价值在于他的才华，而不在他的衣饰。一个人的价值在于他的才华，而不在他的衣饰。生活就像海洋，只有意志坚强的人，才能到达彼岸。生活就像海洋，只有意志坚强的人，才能到达彼岸。读一切好的书，就是和许多高尚的人说话。读一切好的书，就是和许多高尚的人说话。最聪明的人是最不愿浪费时间的人。最聪明的人是最不愿浪费时间的人。
