天体运动 万有引力

第五章匀速圆周运动D天体运动万有引力·1·第五章D天体运动万有引力进才中学张烨【教学目标】⑴了解万有引力、万有引力定律、卡文迪许实验，知道万有引力定律表达式，知道万有引力是一种普遍存在的力。知道G的含义。知道平方反比规律。⑵天体运动均作为圆周运动处理，并结合万有引力定律进行简单计算。（注意，不涉及宇宙速度的概念）⑶了解牛顿的伟大功绩和牛顿力学的局限性，并以此用科学先驱的探索精神激励学生。【课时】2课时【重点难点】重点：万有引力概念和万有引力定律。难点：关于天体运动的计算。【教学方法】多媒体演示，推导探究和讲授相结合【教学过程】情景引入：用多媒体影像介绍天体运动的有关情况。一、万有引力任何具有质量的物体都存在相互吸引的作用力，这种相互吸引的作用力就称为万有引力。二、万有引力定律221rmmGFG＝6.67×10－11N·m2/kg2三、卡文迪许实验四、天体运动和人造地球卫星rfmrTmrvmrmFGFrrmM2222222近地球表面可以近似：mgGFORmM2R0＝6.4×106m1、人造地球卫星的最短周期：22)(2TORmMmRGOmin7.83607.831082222210104.663sTgRGMROo2、同步卫星的高度：（在赤道平面上）22)())((2TOhRmMhRmGo→gRhRoTO2223)()(kmmRgRhOoT3624010624.3104.610)104.6()()(7632622864003222第五章匀速圆周运动D天体运动万有引力·2·五、重力加速度随纬度的增高而略有增加。六、卫星的轨道平面。附录：人类认识宇宙的过程：1、托勒玫（Ptolemy,公元前90—168）地球中心论2、哥白尼（NicolausCopernicus,1473—1543）致力于天文观察达30年之久，到1543年正式出版《天体运行论》一书。提出太阳中心说，但他仍然没有摆脱毕达哥拉斯的天体运动是均匀的圆周运动的束缚。3、第谷（TychoBrahe,1546—1601）20多年的更准确的观测，帮助后人修正了哥白尼的模型。4、开普勒（JohannesKepler,1571—1630）抛弃圆形轨道，提出以开普勒三定律为核心的开普勒太阳系模型，确认行星运动是以太阳为一个焦点的椭圆运动。他在1619年发表的《世界的和谐》一文中写道：“我经过长期艰苦的工作以后，利用第谷的观察数据，发现真正的关系”。认为：行星绕太阳运动，一定是受到了来自太阳的类似于磁力的作用。5、法国物理学家笛卡儿（1596—1650）认为行星的运动是因为在行星的周围有旋转的物质（以太）作用在行星上，使得行星围绕太阳运动．牛顿同时代的一些科学家，如胡克、哈雷等对这一问题的认识则更进一步．胡克等人认为，行星围绕太阳运动是因为受到了太阳对它的引力，甚至证明了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．但是他们无法证明在椭圆轨道下，引力也遵循同样的规律，更没能严格地证明这种引力的一般规律．6、牛顿（IsaacNewton,1642—1727）于1684建立了万有引力理论模型。牛顿在前人研究的基础上，凭借他超凡的数学能力证明了：如果太阳和行星间的引力与距离的二次方成反比，则行星的轨迹是椭圆，并且阐述了普遍意义下的万有引力定律．GF向F向这个力将把卫星拉落地球卫星的轨道平面将切地球为两个正半球。即：卫星受到的万有引力将完全提供向心力。