行星的運(yùn)動(dòng) 萬(wàn)有引力定律班級(jí)________姓名________學(xué)號(hào)_____學(xué)習(xí)目標(biāo): 1．了解地心說(shuō)(托勒密)和日心說(shuō)(哥白尼)。2．了解開(kāi)普勒對(duì)行星運(yùn)動(dòng)的描述。3．初步掌握萬(wàn)有引力定律。學(xué)習(xí)重點(diǎn): 1．地心說(shuō)(托勒密)和日心說(shuō)(哥白尼)。2．開(kāi)普勒三大定律。3．萬(wàn)有引力定律。學(xué)習(xí)難點(diǎn): 1．   有關(guān)開(kāi)普勒三大定律的理解和認(rèn)識(shí)。    2．萬(wàn)有引力定律。主要內(nèi)容:一、地心說(shuō)和日心說(shuō)l．地心說(shuō)：在古代，以希臘亞里士多德為代表，認(rèn)為地球是宇宙的中心。其它天體則以地球?yàn)橹行?，在不停地運(yùn)動(dòng)。這種觀點(diǎn)，就是“地心說(shuō)”。公元二世紀(jì)，天文學(xué)家托勒密，把當(dāng)時(shí)天文學(xué)知識(shí)總結(jié)成宇宙的地心體系，發(fā)展完善了“地心說(shuō)”描繪了一個(gè)復(fù)雜的天體運(yùn)動(dòng)圖象。     2．日心說(shuō)：隨著天文觀測(cè)不斷進(jìn)步，  “地心說(shuō)”暴露出許多問(wèn)題。逐漸被波蘭天文學(xué)家哥白尼提出的“日心說(shuō)”所取代。波蘭天文學(xué)家哥白尼經(jīng)過(guò)近四年的觀測(cè)和計(jì)算，于1543年出版了“天體運(yùn)行論”正式提出“日心說(shuō)”。“日心說(shuō)”認(rèn)為，太陽(yáng)不動(dòng)，處于宇宙的中心，地球和其它行星公轉(zhuǎn)還同時(shí)自轉(zhuǎn)。“日心說(shuō)”對(duì)天體的描述大為簡(jiǎn)化，同時(shí)打破了過(guò)去認(rèn)為其它天體和地球截然有別的界限，是一項(xiàng)真正的科學(xué)革命。這種學(xué)說(shuō)和宗教的主張是相反的。為宣傳和捍衛(wèi)這個(gè)學(xué)說(shuō)，意大利學(xué)者布魯諾被宗教裁判所活活燒死。伽利略受到殘酷的迫害，后人把歷史上這樁勇敢的壯舉形容為：“哥白尼攔住了太陽(yáng)，推動(dòng)了地球。哥白尼(1473一1543)Nicolaus Copemicus   二、開(kāi)普勒行星運(yùn)動(dòng)三大定律     十七世紀(jì)，德國(guó)人開(kāi)普勒在“日心說(shuō)”的基礎(chǔ)上，整理了他的老師，丹麥人第20多年觀測(cè)行星運(yùn)動(dòng)的數(shù)據(jù)后，經(jīng)過(guò)四年艱苦計(jì)算，總結(jié)了關(guān)于行星運(yùn)動(dòng)的三條規(guī)律，即：開(kāi)普勒第一定律：也叫橢圓軌道定律，它的具體內(nèi)容是：所有行星分別在大小不同的軌道上同繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)。人陽(yáng)在這些橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上。他當(dāng)時(shí)算出，火星的偏心率為0．093，是當(dāng)時(shí)所知的在太陽(yáng)系內(nèi)最大的，因此橢圓軌道最為明顯。他的這條定律否定了行星軌道為圓形的理論。     開(kāi)普勒第二定律：對(duì)任意行星來(lái)說(shuō)，他與太陽(yáng)的連線在相等的時(shí)間內(nèi)掃過(guò)相等的面積。     開(kāi)普勒第三定律：行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)軌道半長(zhǎng)軸的立方與運(yùn)動(dòng)周期的平方成正比。  三、萬(wàn)有引力定律       1．內(nèi)容：自然界中任何兩個(gè)物體都是相互吸引的，引力的大小跟這兩個(gè)物體的質(zhì)量的乘積成正比，跟它們的距離的二次方成反比。2．公式： 3．引力常量G：適用于任何兩個(gè)物體，它在數(shù)值上等于兩個(gè)質(zhì)量都是1kg的物體相距1m時(shí)的相互作用力，引力常量的標(biāo)準(zhǔn)值為G=6．67259×10-11N·m2/kg2，通常取G=6．67×10-11N·m2/kg2。    4．重大意義：萬(wàn)有引力定律的發(fā)現(xiàn)，是17世紀(jì)自然科學(xué)最偉大的成果之一。它把地面上物體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律和天體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律統(tǒng)一了起來(lái)，對(duì)以后物理學(xué)和天文學(xué)的發(fā)展具有深遠(yuǎn)的影響。它第一次揭示了自然界中一種基本相互作用的規(guī)律，在人類認(rèn)識(shí)自然的歷史上樹立了一座里程碑。【例一】有兩顆行星環(huán)繞某恒星運(yùn)動(dòng)，它們的運(yùn)動(dòng)周期之比為27：1，則它們的軌道半徑之比為 （     ）      A．3：1     B．9：1     C．27：1    D．1：9【例二】月球環(huán)繞地球運(yùn)動(dòng)的軌道半徑約為地球半徑的60倍，運(yùn)行周期約為27天。應(yīng)用開(kāi)普勒定律計(jì)算：在赤道平面內(nèi)離地面多少高度，人造地球衛(wèi)星可以隨地球一起轉(zhuǎn)動(dòng)，就像停留在天空中不動(dòng)一樣。【例三】火星和地球質(zhì)量之比為P，火星和地球的半徑之比為q，則火星表面處和地球表面處的重力加速度之比為：（   ）A．p/q2   B．P·q2  C．P／q  D．P·q【例四】地球表面的平均重力加速度為g，地球半徑為R，萬(wàn)有引力恒量為G，可以估算出地球的平均密度為(    )A． B．P·q2  C．P／q  D．P·q課堂訓(xùn)練：1．由萬(wàn)有引力定律可知，萬(wàn)有引力恒量G的單位是(    )A．牛·米2／千克2  B．千克2／(牛·米2)  C．牛·千克2／米2   D．米2／(牛·千克)22．以下說(shuō)法中正確的是(    )  A．質(zhì)量為m的物體在地球上任何地方其重力都一樣。  B．把質(zhì)量為m的物體從地面移到高空中，其重力變小。  C．同一物體在赤道上的重力比在兩極處重力大。D．同一物體在任何地方質(zhì)量都是相同的。3．已知火星的半徑約為地球半徑的1／2，火星質(zhì)量約為地球質(zhì)量的1／9。若一物體在地球表面所受重力比它在火星表面所受重力大49N，則這個(gè)物體的質(zhì)量是________kg。4．離地面某一高度h處的重力加速度是地球表面重力加速度的1／2，則高度h是地球半徑的____________倍。課后作業(yè)：1．設(shè)人造地球衛(wèi)星繞地球作勻速圓周運(yùn)動(dòng)，衛(wèi)星離地面越高，則衛(wèi)星的(    )    A．速度越大  B．角速度越大    C．向心加速度越大D．周期越長(zhǎng)2．環(huán)繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的人造衛(wèi)星，距地面高度越大，以下說(shuō)法中正確的是(    )     A．線速度和周期越大     B．線速度和周期越小     C．線速度越大，周期越小 D．線速度越小，周期越大3．兩個(gè)質(zhì)量均勻的球體，相距r，它們之間的萬(wàn)有引力為10-8牛，若它們的質(zhì)量、距離都增加為原來(lái)的2倍，則它們間的萬(wàn)有引力為（    ）    A．4×10-8牛  B．10-8牛；C．1/4×10-8牛  D．10-4牛4．宇宙飛船進(jìn)入一個(gè)圍繞太陽(yáng)運(yùn)行的近乎圓形的軌道上運(yùn)動(dòng)，如果軌道半徑是地球軌道半徑的9倍，則宇宙飛船繞太陽(yáng)運(yùn)行的周期是(    )     A．3年  B．9年  C．27年  D．81年5．有一行星的密度跟地球密度相同，但它表面處的重力加速度是地面上重力加速度的4倍，則行星的質(zhì)量是地球質(zhì)量的（     ）  A．1/4  B．4倍  C．16倍D．64倍6．地球表面重力加速度為g，在離地面高h(yuǎn)處的重力加速度g′=__________g。(已知地球半徑為R)7．一個(gè)半徑比地球大兩倍，質(zhì)量是地球質(zhì)量的36倍的行星、同一物體在它表面上的重力是在地球表面上的____________倍。8．火星的半徑約為地球半徑的一半，火星的質(zhì)量約為地球質(zhì)量的1／9地球上質(zhì)量為50kg的人，如果到火星上去，他的重力將是_____________。9．月球質(zhì)量是地球質(zhì)量的1／80，月球半徑是地球半徑的1／4，如分別在地球上和月球上以相同的初速度豎直上拋一物體，則物體在地球上的上升高度與在月球上的上升高度之比為_(kāi)______________。10．火星的半徑約為地球半徑的一半，質(zhì)量約為地球質(zhì)量的1／9。在地球重490牛的人，他在火星上所受的重力是____________，質(zhì)量是__________。11．如圖所示，在一個(gè)半徑為R、質(zhì)量為M的均勻球體中，緊貼球的邊緣挖去一個(gè)半徑為R／2的球形空穴后，對(duì)位于球心和空穴中心連線上、與球心相距d的質(zhì)點(diǎn)m的引力是多大?  12．宇宙飛船由地球飛向月球是沿著它們的連線飛行的，途中經(jīng)某一位置時(shí)飛船受地球和月球引力的合力為零，已知地球和月球兩球心間的距離為3．84×108m，地球質(zhì)量是月球質(zhì)量的81倍。試計(jì)算飛船受地球引力和月球引力的合力為零的位置距地球中心的距離。   閱讀材料：萬(wàn)有引力定律由來(lái)并普勒定律說(shuō)明了行星運(yùn)動(dòng)的規(guī)律。很自然地會(huì)產(chǎn)生這樣一個(gè)問(wèn)題：什么原因使行星沿著橢圓軌道運(yùn)動(dòng)?怎樣的力使行星運(yùn)動(dòng)遵從第二定律和第三定律呢?開(kāi)普勒認(rèn)為應(yīng)該有某種原因存在著，他并且正確地指出太陽(yáng)和行星會(huì)象磁鐵一樣互相吸引，他還認(rèn)為這種作用和距離的一次方成反比。但在那個(gè)時(shí)候，科學(xué)還沒(méi)發(fā)達(dá)到徹底解決這個(gè)問(wèn)題的水平，因此開(kāi)普勒的這些深刻的思想不能得到進(jìn)一步發(fā)展。此后半個(gè)世紀(jì)經(jīng)過(guò)包括牛頓本人在內(nèi)的許多科學(xué)家如伽利略，惠更斯、虎克等人的努力，力學(xué)才得到充分的發(fā)展。牛頓集前人之大成，建立了運(yùn)動(dòng)公理。牛頓根據(jù)這些力學(xué)公理和力的合成法則，并應(yīng)用他所創(chuàng)立的微積分?jǐn)?shù)學(xué)方程推出了支配行星運(yùn)動(dòng)的力的性質(zhì)。1665到1666年間牛頓發(fā)現(xiàn)，如某行星作勻速圓屬運(yùn)動(dòng)，根據(jù)開(kāi)普勒第三定律，太陽(yáng)對(duì)行星的引力與行星軌道半徑的平方成反比。1679年牛頓使用嚴(yán)格的數(shù)學(xué)方法論證了如果軌道是橢圓而又遵循開(kāi)普勤三定律的話，引力仍然是平方反比的規(guī)律。1687年在英國(guó)天文學(xué)家哈雷的促進(jìn)和協(xié)助下，牛頓出版了《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理弦》發(fā)表了萬(wàn)有引力定律----任何兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)之間存在著相互的吸引力（F）其大小與它們之間距離（r）的平方成反比，與它們質(zhì)量(m1、m2)的乘積成正比。   

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3. 萬(wàn)有引力定律

版本： 人教版 (新課標(biāo))

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