高一物理第六章第一节行星的运动 第二节 万有引力定律 第三节 引力常量的测定人教版知识精讲.docVIP

高一物理第六章第一节行星的运动 第二节 万有引力定律 第三节 引力常量的测定人教版 【同步教育信息】 一. 本周教学内容： 第六章 第一节行星的运动 第二节 万有引力定律 第三节 引力常量的测定 二. 知识目标： 了解地心说和日心说两种不同观点，知道开普勒关于行星运动规律的描述，应用开普勒定律解释行星、卫星的运动。了解万有引力定律得出的思路和过程，理解万有引力定律的含义，会推导和应用万有引力定律，了解卡文迪许实验装置及其原理，知道引力常量的意义及其数值进一步理解和应用万有引力定律。 三. 重难点解析： 1. 地心说和日心说 人类生活和生产总要判断地球怎样运动。由于人们见到的是太阳从东方升起西方落下，月亮及其它星体都是东升西落，因此人们认为太阳、月亮及其它星体绕地球转。 古希腊天文学家托勒密提出地球是宇宙中心，静止不动。太阳、月亮其它行星都绕地球运动。十五世纪，航海通商需要精确的定位，需要精确的星图来确定方位。引起人们对天体的精确观测，发现了天体运动规律不是以地球为中心，哥白尼总结前人积累的大量观测资料，明确提出日心说，即行星的运动与地球一样绕太阳运动。这一学说能准确解释行星运动规律。伽利略支持日心说与哥白尼一样都遭到教会势力的迫害。 日心说推动了天文学的发展为引力理论开辟了正确道路。 2. 开普勒关于行星运动的三个定律 开普勒提出行星运动定律经过大量艰苦的工作，总结研究了前人大量的天文观测资料，提出了行星运动三大定律。 第一定律：所有行星分别在大小不同的椭圆轨道上围绕太阳运动，太阳在这些椭圆的一个公共点（焦点）上。 第二定律：行星绕太阳运动速率是变化的，行星与太阳的连线在相等的时间内扫过的面积相等。 第三定律：所有行星的椭圆轨道半长轴R的三次方跟公转周期T的平方成正比，即。 关于开普勒定律的理解： 第一定律： ① 所有行星轨道几乎在同一平面内。 ② 所有椭圆半轴相差不大，椭圆近圆。 ③ 所有行星绕太阳转方向一致。 ④ 除行星公转、行星还有自转。 第二定律： ① 行星运动速率是变化的。 ② 近日点速率最大，远日点速率最小。 第三定律： ① 行星绕太阳处不同轨道周期不等。 ② 行星绕太阳运动有联系，同一k值。 ③ 行星绕日运动规律，同样适用于卫星绕地。 3. 牛顿发现万有引力的过程及思路 开普勒定律描述了行星的运动轨道周期速率回答了行星怎样运动问题，但没有回答为什么行星不按惯性做匀速直线运动，却围绕太阳做椭圆轨道运动。牛顿对力和运动关系有精辟的理解，抓住行星的非惯性运动寻找产生加速度的原因，证明了行星运动受到了太阳的吸引力这件事，从而发现了万有引力，总结出万有引力定律。 牛顿的思路是 行星绕太阳运行必受到指向太阳的作用力，这个作用力大小与行星质量成正比与行星到太阳的距离平方成反比，由于这个力一直是指向太阳的，只能由太阳提供这个力，行星受太阳的引力，太阳也受到行星的引力，行星受引力与行星质量成正比，太阳受行星的引力也应与太阳质量成正比。因而行星与太阳之间的引力应与两者质量乘积成正比。与行星相似的是月亮绕地球运行也应是同种原因产生的力，推广到任意两物体间存在引力。即万有引力。 4. 关于万有引力定律的意义 万有引力是任何物体间的作用，与物体的性质、状态、位置、体积均无关，具有普遍性。任何物体受到另一个物体的吸引同时也施加吸引另一物体。另外万有引力在大质量物体、大距离范围（指与分子大小比较）作用显著。公式只适用于质点间作用力，球形物体可看作质点，r是球心距离。万有引力方向总是沿质点连线方向。 万有引力揭示了物质之间最广泛最基本的相互作用之一，是物体间作用的基本定律。 5. 地球表面处物体的重力 设物体质量为m，地球质量为M，半径为R，物体受到地球吸引力，所受重力mg就是这种引力产生的，由于物体随地球一起运动，引力不能等同于重力，重力只是引力的一个分力。 引力与重力的差值很小，在一般近的计算中都可以认为，所以重力加速度，重力加速度与位置有关，在高为h处重力加速度， 6. 万有引力恒量G的测量 显然万有引力定律知道引力与质量、距离的关系，但引力恒量G都不能马上确定。只有、、R知道及运行的或T知道才能确定G。 只有知道了G的数值万有引力定律才有实际意义。在牛顿发现万有引力一百多年后，卡文迪许测出G值，才使万有引力定律走向实用。 卡文迪许设计了扭秤装置巧妙利用放大原理经过力学放大和光学放大使很微弱的吸引力能够观测出来。 装置的原理是，把微小的万有引力转变为力矩，并尽可能增大力臂，从而使较小的力产生较大的力矩，扭秤在扭转时通过反射光的偏转再次把吸引力的效果放大。 测得G值为，现代公认值为。 卡文迪许扭秤实验，使人们直观地见到万有引力的存在，并使万有引力的计算成为现实。它还给人们提供了科学的