第五章 第一节

万有引力定律及引力常量的测定

导入：从嫦娥奔月到“阿波罗”上 天

远古，人们就 梦想能够飞出 地球，去探索 星空的秘密…

空间探索之月球之旅

1957年10月4日，前苏联第一颗 人造卫星上天，拉开了人类航天时代 的序幕。前苏联宇航员加加林，于 1961年4月12日，乘坐前苏联“东方号” 飞船，环绕地球飞行了一圈，历时近 两个小时，成为第一位进入太空的人。 在人类探索宇宙空间的道路上，留下 了许多光辉的足迹，积累了大量丰富 的资源。加加林

月球是距离地球最近的天体(约38万公里),是人类 进行太空探险的第一站。前苏联1959年发射的月球2 号探测器在月球着陆，这是人类的航天器第一次到达 地球以外的天体。同年10月，月球3号飞越月球，发 回第一批月球背面的照片。1970年发射的月球16号 着陆于丰富海，把100克月球土壤送回了地球

美国的“徘徊者”3-5号月球探测器

“勘测者”月球探测器

美国发射的月球轨道器

“阿波罗”11号的登月舱

“阿波罗”11号宇航员阿尔德林迈出登月舱 宇航员阿尔德林 在美国国旗旁留影。

“阿波罗”11号宇航员 阿尔德林在月球表面

“阿波罗”15号的月球车

“阿波罗”17号的月球车在月球上行驶。 环绕月球飞行的“月球勘探者”探测器

嫦娥一号

问题:人类登月的梦想终于实现,那 么人类是如何实现这些梦想呢?

一、行星运动的规律——开普勒三大定律

1.开普勒第一定律：(轨道定律) 所有的行星绕太阳运动的轨道都是椭圆， 太阳位于椭圆的一个焦点上。行星太阳

F

F

2.开普勒第二定律：(面积定律)太阳和行星的连线在相等的时间内扫过的面积相等。

S1

S2

S1= S2思考：行星绕太阳运行时各点的速率相同吗？

3.开普勒第三定律： (周期定律)所有行星的轨道半长轴R的立方跟公转周期T的 平方的比值成正比。行星

太阳

R K 2 TO F R

3

F

R:半长轴 T:公转周期

想一想，为什么？1、关于行星绕太阳运动的下列说法中正确的是( D ) A、所有行星都在同一椭圆轨道上绕太阳运动。 B、行星绕太阳运动时太阳位于行星轨道的中心处。 C、离太阳越近的行星运动周期越长。 D、所有行星的轨道的半长轴的三次方跟公转周期 的二次方的比值都相等。

2.行星绕恒星的运动轨道如果是圆形，那么运行周期T 的平方与轨道半径r的三次方的比为常数，设T2/r3=k,则 常数k的大小( A ) A. B. C. D. 只与恒星的质量有关 与恒星的质量及行星的的质量有关 只与行星的质量有关 与恒星的质量及行星的的速度有关

小结： R3/T2=k,无论是对于不同行星绕太阳转还是 对于不同卫星绕同一

个行星转，都是合适的， 只是k值不同，k与行星或卫星无关，仅与中 心天体有关。

二、万有引力定律行星为什么会 如此运行呢？它 们为什么既不会 脱离太阳，又不 会坠向太阳呢？

牛顿经过认真的思 考，认为地面上物 体的自由下落与天 空中月亮围绕地球 转动的道理是相同 的，都是由于地球 对它们有引力作用。