萬有引力定律 第2節萬有引力定律 一 天體究竟做怎樣的運動 地心說 和 日心說 1 地心說 托勒玫 90 168 ClaudiusPeolemy 在古代 以希臘亞里士多德為代表 認為地球是宇宙的中心 其它天體則以地球為中心 在不停地運動 這種觀點 就是 地心說 公元二世紀 天文學家托勒密 把當時天文學知識總結成宇宙的地心體系 發展完善了 地心說 描繪了一個復雜的天體運動圖象 第2節萬有引力定律 托勒玫認為 行星P在以C點為中心的軌道上做勻速圓周運動的同時 圓心C點也沿以O點為圓心的軌道相對于離地球不遠的Q點做勻速圓周運動 這兩種運動的復合 構成了行星的運動 地心說 行星運行圖 第2節萬有引力定律 2 日心說 哥白尼 1473 1543 NicolausCopernicus 波蘭天文學家哥白尼經過近四年的觀測和計算 于1543年出版了 天體運行論 正式提出 日心說 日心說 認為 太陽不動 處于宇宙的中心 地球和其它行星公轉還同時自轉 日心說 對天體的描述大為簡化 同時打破了過去認為其它天體和地球截然有別的界限 是一項真正的科學革命 第2節萬有引力定律 日心說 和宗教的主張是相反的 為宣傳和捍衛這個學說 意大利學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 推動了地球 日心說 行星運行圖 第2節萬有引力定律 十七世紀 德國人開普勒在 日心說 的基礎上 整理了他的老師 丹麥人第谷20多年觀測行星運動的數據后 經過四年艱苦計算 總結了關于行星運動的三條規律 即 3 開普勒行星運動定律 開普勒 1571 1630 JoanhesKepler 開普勒第一定律 橢圓軌道定律 所有行星分別在大小不同的軌道上圍繞太陽運動 太陽在這些橢圓的一個焦點上 開普勒第二定律 對任意行星來說 他與太陽的連線在相等的時間內掃過相等的面積 開普勒第三定律 行星繞太陽運動軌道半長軸的立方與運動周期的平方成正比 第2節萬有引力定律 二 萬有引力定律的發現 1 科學家對行星運動原因的各種猜想 2 牛頓總結了地球對地面上的物體的引力 太陽對行星的引力 以及行星對衛星的引力 都遵守相同的規律 是同一性質的力 牛頓把這種引力規律做了推廣 在1687年發表了萬有引力定律 3 萬有引力定律內容 任何兩個物體都是相互吸引的 引力的大小與兩個物體的乘積成正比 與他們的距離的平方成反比 其數學表達式為 第2節萬有引力定律 萬有引力定律 說明 1 m1和m2表示兩個物體的質量 r表示他們的距離 2 G為引力常數 G 6 67 10 11N m2 kg2G的物理意義 兩質量各為1kg的物體相距1m時萬有引力的大小 說明 萬有引力定律的 普遍性 相互性 宏觀性 特殊性 適用條件 注意 萬有引力公式適用于可視為質點的物體 r 質點間的距離 球心距 第2節萬有引力定律 引力常數的測定 卡文迪許扭秤 G 6 67 10 11N m2 kg2 第2節萬有引力定律 引力常量的物理意義 它在數值上等于兩個質量都是1kg的物體相距1m時的相互作用力 萬有引力定律的適用條件 適用于兩個質點或者兩個均勻球體之間的相互作用 兩物體為均勻球體時 r為兩球心間的距離 萬有引力定律發現的重要意義 萬有引力定律的發現 對物理學 天文學的發展具有深遠的影響 它把地面上物體運動的規律和天體運動的規律統一了起來 在科學文化發展上起到了積極的推動作用 解放了人們的思想 給人們探索自然的奧秘建立了極大的信心 人們有能力理解天地間的各種事物 第2節萬有引力定律 幾種引力的比較 第2節萬有引力定律 例題 如圖所示 在距一個質量為M 半徑為R 密度均勻的球體表面R處 有一個質量為m的質點 此時M對m的萬有引力為F1 當從M中挖去如圖所示半徑為R 2的球體時 剩下部分對m的萬有引力為F2 則F1與F2的比為多少 答案 9 7 第2節萬有引力定