高考物理一輪課件專題五萬有引力定律

高考物理一輪課件專題五萬有引力定律匯報(bào)人：XX20XX-01-23目錄引言萬有引力定律的基本內(nèi)容萬有引力定律與圓周運(yùn)動(dòng)萬有引力定律與宇宙速度萬有引力定律在天文學(xué)上的應(yīng)用萬有引力定律的局限性及現(xiàn)代物理學(xué)的發(fā)展01引言010203牛頓的蘋果故事傳說中牛頓在觀察蘋果落地時(shí)，發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律的啟示。開普勒定律開普勒通過對(duì)行星運(yùn)動(dòng)的研究，提出了行星運(yùn)動(dòng)三定律，為萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)。伽利略的自由落地運(yùn)動(dòng)伽利略研究了自由落地運(yùn)動(dòng)，并得出自由落體加速度與物體質(zhì)量無關(guān)的結(jié)論，對(duì)萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生了重要影響。萬有引力定律的歷史背景ABDC解釋天體運(yùn)動(dòng)規(guī)律萬有引力定律揭示了天體之間的相互作用規(guī)律，解釋了行星繞太陽運(yùn)動(dòng)的橢圓軌道以及衛(wèi)星繞行星運(yùn)動(dòng)的規(guī)律。推動(dòng)物理學(xué)發(fā)展萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)推動(dòng)了物理學(xué)的發(fā)展，為經(jīng)典力學(xué)體系的建立奠定了基礎(chǔ)。指導(dǎo)航天工程實(shí)踐萬有引力定律在航天工程領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用，指導(dǎo)著衛(wèi)星發(fā)射、軌道設(shè)計(jì)、星際航行等實(shí)踐活動(dòng)。深化對(duì)自然規(guī)律的認(rèn)識(shí)萬有引力定律揭示了自然界中物質(zhì)之間普遍存在的相互吸引作用，深化了人們對(duì)自然規(guī)律的認(rèn)識(shí)。萬有引力定律的意義和重要性02萬有引力定律的基本內(nèi)容萬有引力定律的表述任何兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)都存在相互吸引的力，該力的大小與它們質(zhì)量的乘積成正比，與它們距離的平方成反比。公式表示為：$F=Gfrac{m_1m_2}{r^2}$，其中$F$為兩質(zhì)點(diǎn)間的萬有引力，$G$為萬有引力常量，$m_1$和$m_2$分別為兩質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)量，$r$為它們之間的距離。0102萬有引力常量的測(cè)定卡文迪許扭秤實(shí)驗(yàn)通過測(cè)量?jī)蓚€(gè)小球間微弱的萬有引力，從而推算出萬有引力常量$G$的數(shù)值。萬有引力常量$G$的測(cè)定是物理學(xué)史上的一個(gè)重要實(shí)驗(yàn)，由英國(guó)物理學(xué)家卡文迪許首次精確測(cè)定。萬有引力定律適用于任何兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)間的相互作用，無論它們的質(zhì)量和距離如何。對(duì)于非質(zhì)點(diǎn)物體間的萬有引力，可以通過將物體分割為足夠小的質(zhì)點(diǎn)，然后應(yīng)用萬有引力定律進(jìn)行計(jì)算。但需要注意的是，當(dāng)兩個(gè)物體間的距離非常小時(shí)，萬有引力定律可能不再適用，需要考慮其他因素如電磁力等的影響。萬有引力定律的適用范圍03萬有引力定律與圓周運(yùn)動(dòng)所有行星繞太陽運(yùn)動(dòng)的軌道都是橢圓，太陽處在橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上。開普勒第一定律對(duì)任意一個(gè)行星來說，它與太陽的連線在相等的時(shí)間內(nèi)掃過的面積相等。開普勒第二定律所有行星的軌道的半長(zhǎng)軸的三次方跟它的公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等。開普勒第三定律天體運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)律

萬有引力提供向心力萬有引力定律自然界中任何兩個(gè)物體都有萬有引力，并且兩物體間的萬有引力大小與它們質(zhì)量的乘積成正比，與它們距離的平方成反比。向心力公式在勻速圓周運(yùn)動(dòng)中，合外力提供向心力，向心力的大小等于物體的質(zhì)量、角速度的平方和半徑的乘積。萬有引力提供向心力在天體運(yùn)動(dòng)中，萬有引力提供向心力，因此可以用萬有引力定律和向心力公式聯(lián)立求解天體的質(zhì)量和密度等問題。人造地球衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，萬有引力提供向心力，因此可以用萬有引力定律和向心力公式求解衛(wèi)星的線速度、角速度、周期等問題。人造地球衛(wèi)星宇宙速度是物體從地球表面發(fā)射出去，成為繞太陽運(yùn)動(dòng)的人造行星或飛到其他星球上去所必須的最小發(fā)射速度。第一宇宙速度是人造衛(wèi)星在近地圓軌道上的運(yùn)行速度，第二宇宙速度是物體掙脫地球引力束縛的最小發(fā)射速度，第三宇宙速度是物體掙脫太陽引力束縛的最小發(fā)射速度。宇宙速度圓周運(yùn)動(dòng)的實(shí)例分析04萬有引力定律與宇宙速度03物理意義第一宇宙速度是航天器沿地球表面作圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)必須具備的速度，也是人造地球衛(wèi)星的最小發(fā)射速度。01定義第一宇宙速度又稱為環(huán)繞速度，是指在地球上發(fā)射的物體繞地球飛行作圓周運(yùn)動(dòng)所需的最小初始速度。02數(shù)值約為7.9km/s。第一宇宙速度定義第二宇宙速度又稱為逃逸速度，指物體完全擺脫地球引力束縛，飛離地球的所需要的最小初始速度。數(shù)值約為11.2km/s。物理意義當(dāng)物體（如航天器）飛行速度達(dá)到11.2千米/秒時(shí)，就可以擺脫地球引力的束縛，飛離地球進(jìn)入宇宙。第二宇宙速度定義01第三宇宙速度是指在地球上發(fā)射的物體擺脫太陽引力束縛，飛出太陽系所需的最小初始速度。其大小為16.7千米/秒。數(shù)值02約為16.7km/s。物理意義03其實(shí)是當(dāng)航天器離開地球且飛行速度達(dá)到第三宇宙速度時(shí)，航天器不僅可以擺脫地球引力束縛，還可以擺脫太陽引力的束縛，最終飛離太陽系。第三宇宙速度05萬有引力定律在天文學(xué)上的應(yīng)用計(jì)算天體的質(zhì)量010203通過測(cè)量衛(wèi)星繞行星運(yùn)動(dòng)的周期和半徑，利用萬有引力定律計(jì)算出行星的質(zhì)量。對(duì)于雙星系統(tǒng)，可以通過測(cè)量?jī)深w星的軌道周期和距離，利用萬有引力定律計(jì)算出兩顆星的總質(zhì)量。通過觀測(cè)恒星的光譜，利用萬有引力定律可以推斷出恒星的質(zhì)量。利用萬有引力定律，可以預(yù)測(cè)未知天體的存在。例如，通過觀測(cè)行星的軌道異常，可以推斷出存在其他未知的天體對(duì)其產(chǎn)生引力作用。通過觀測(cè)恒星的運(yùn)動(dòng)軌跡，利用萬有引力定律可以發(fā)現(xiàn)恒星周圍的行星、恒星團(tuán)或黑洞等天體。發(fā)現(xiàn)未知的天體

預(yù)測(cè)天體的運(yùn)動(dòng)軌跡根據(jù)萬有引力定律，可以預(yù)測(cè)天體在空間中的運(yùn)動(dòng)軌跡。例如，可以預(yù)測(cè)行星繞太陽的運(yùn)動(dòng)軌跡、衛(wèi)星繞行星的運(yùn)動(dòng)軌跡等。利用萬有引力定律和牛頓第二定律，可以建立天體運(yùn)動(dòng)的微分方程，通過求解微分方程來預(yù)測(cè)天體的運(yùn)動(dòng)軌跡。對(duì)于復(fù)雜的天體系統(tǒng)，如多星系統(tǒng)或星系等，可以利用數(shù)值模擬方法結(jié)合萬有引力定律來預(yù)測(cè)其運(yùn)動(dòng)軌跡。06萬有引力定律的局限性及現(xiàn)代物理學(xué)的發(fā)展123萬有引力定律無法精確解釋水星近日點(diǎn)的進(jìn)動(dòng)現(xiàn)象，這是其局限性之一。無法解釋水星近日點(diǎn)的進(jìn)動(dòng)問題萬有引力定律認(rèn)為引力傳播速度是無限大，這與愛因斯坦的狹義相對(duì)論中光速不變?cè)硐嗝?。與光速不變?cè)硐嗝苋f有引力定律描述的引力與電磁力在性質(zhì)上存在本質(zhì)差異，無法用統(tǒng)一的理論框架進(jìn)行描述。無法統(tǒng)一電磁力和引力萬有引力定律的局限性解釋了水星近日點(diǎn)進(jìn)動(dòng)問題廣義相對(duì)論能夠精確解釋水星近日點(diǎn)的進(jìn)動(dòng)現(xiàn)象，驗(yàn)證了其理論的正確性。預(yù)測(cè)了引力波的存在廣義相對(duì)論預(yù)測(cè)了引力波的存在，這一預(yù)測(cè)在近年來得到了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，進(jìn)一步證實(shí)了廣義相對(duì)論的正確性。引力是時(shí)空彎曲的表現(xiàn)廣義相對(duì)論認(rèn)為，物質(zhì)的存在會(huì)彎曲周圍的時(shí)空，而物體在彎曲時(shí)空中沿短程線運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)出引力效應(yīng)。愛因斯坦的廣義相對(duì)論現(xiàn)代物理學(xué)正在探索將引力與量子力學(xué)相結(jié)合的理論，如弦理論、量子引力理論等，以期實(shí)現(xiàn)引力的量子化描述。量子引力理論