Урок 22. Сила тяжести и закон всемирного тяготения. Ускорение свободного падения.ДЗ

1.

23.10.2024
Урок 22. Сила тяжести и закон всемирного
тяготения. Ускорение свободного падения
(9 класс)

2.

3.

Тест-опрос

4.

1
2
3
4
5
b
a
b
c
b

5.

6.

7.

1. Что называется свободным падением тел?
2. Что такое ускорение свободного падения?
3. Почему в воздухе перышко падает с меньшим
ускорением, чем железный шарик?
4. Кто первым пришел к выводу о том, что свободное
падение является равноускоренным движением?

8.

5. Действует ли сила тяжести на
подброшенное вверх тело во время его
подъема?
6. С каким ускорением движется
подброшенное вверх тело при отсутствии
трения? Как меняется при этом скорость
движения тела?
7. От чего зависит наибольшая высота подъема
брошенного вверх тела в том случае, когда
сопротивлением воздуха можно пренебречь?

9.

10.

…все тела во Вселенной взаимно
притягивают друг друга…

11.

Как был открыт закон всемирного тяготения
Датский астроном Тихо Браге (1546-1601), долгие
годы наблюдавший за движением планет, накопил
огромное количество интересных данных, но не
сумел их обработать.

12.

Как был открыт закон всемирного тяготения
Иоганн Кеплер (1571-1630), используя идею
Коперника о гелиоцентрической системе и результаты
наблюдений Тихо Браге, установил законы движения
планет вокруг Солнца, однако и он не смог объяснить
динамику этого движения..

13.

Как был открыт закон всемирного тяготения
Исаак Ньютон открыл этот закон в возрасте 23 лет,
но целых 9 лет не публиковал его, так как имевшиеся
тогда неверные данные о расстоянии между Землей и
Луной не подтверждали его идею. Лишь в 1667 году,
после уточнения этого расстояния, закон Всемирного
тяготения был наконец-то отдан в печать.

14. Сила всемирного тяготения

СИЛА ВСЕМИРНОГО ТЯГОТЕНИЯ
Гипотеза Ньютона:
«Причина, вызывающая падения камня на
Землю, движение Луны вокруг Земли и
планет вокруг Солнца, одна и та же».

15.

Как был открыт закон всемирного тяготения
Ньютон предположил,
что ряд явлений, казалось
бы, не имеющих ничего
общего (падение тел на
Землю, обращение планет
вокруг Солнца, движение
Луны вокруг Земли,
приливы и отливы и т. д.),
вызваны одной причиной.
Окинув единым мысленным взором «земное» и
«небесное», Ньютон предположил, что существует
единый закон всемирного тяготения, которому
подвластны все тела во Вселенной — от яблок до
планет!

16.

В 1667 г. Ньютон высказал предположение, что
между всеми телами действуют силы взаимного
притяжения, которые он назвал силами всемирного
тяготения.
Исаак Ньютон – английский физик и
математик, создатель теоретических
основ механики и астрономии. Он
открыл закон всемирного тяготения,
разработал дифференциальное и
интегральное исчисления, изобрел
зеркальный телескоп и был автором
важнейших экспериментальных
работ по оптике. Ньютона по праву
считают создателем классической
физики.

17.

Историческая справка
датский астроном
Наблюдение за ночным небом
немецкий астроном. Обнаружил
закономерности движения планет
Открыл закон Всемирного тяготения

18.

Первый шаг – и первое падениеВот оно, земное тяготение…
Яблока свободное падениеРезультат того же тяготения.
Спутников вокруг Земли движение –
Это тоже сила притяжения.
Океана мощное «дыханье» Действие Луны на расстоянии.
Всей Вселенной вечное движение –
Действие закона притяжения.
Знаете ли вы легенду открытия закона?

19.

Ньютон под яблоней сидел
Вот-вот должна прийти идея.
А плод над ним уже созрел,
К земле всей массой тяготея.
Умолкли птицы. Тишина.
Зажглись далекие светила,
И спелым яблоком Луна
Повисла в небе и светила.
Он мыслил, а Луна, кружась,
С Землею Солнце огибала.
Вещей невидимая связь
В ту ночь яснее проступала.
Ньютон взглянул на небосвод…
Но ветка дрогнула, и вот
На землю яблоко упало…
И понял ученый, что нитью одной
Связано яблоко с желтой Луной.
И яблоком спелым упала б Луна,
Когда б не вращалась так быстро она.
Все тяготеют друг к другу!
И падая, мчатся по кругу.
Он понял закон для Земли и Небес:
Вращаясь, планеты теряют свой вес!
И яблоко, падая, - тоже
По весу с планетою схоже…
Е.Ефимовский

20.

Вывод закона всемирного тяготения
1. Зависимость силы тяготения от массы тела
F1 m1 g
g const
F1 F2
(третий закон Ньютона)
F ~ m1 m2

21. Гравитационные силы притяжения между телами

ГРАВИТАЦИОННЫЕ СИЛЫ ПРИТЯЖЕНИЯ
МЕЖДУ ТЕЛАМИ
Ньютону удалось показать, что сила притяжения
зависит от масс обоих тел

22.

Вывод закона всемирного тяготения
2. Зависимость силы тяготения от расстояния
Центростремительное
ускорение Луны равно:
R = 60 Rз
g
9,8
2
60
a 0,0027
1
F~ 2
R

23.

Взаимное притяжение между всеми телами
называется всемирным тяготением.
Силы всемирного тяготения иначе
называют гравитационными.
V
m
Мз
Fл
g
F3
R
R=6370 км
mл
Ньютон рассчитал отношение радиуса
орбиты Луны к радиусу Земли.
Отношение равнялось 60. А отношение
ускорения свободного падения на Земле
к центростремительному ускорению ,
с которым обращается вокруг Земли
Луна, равнялось 3600. Следовательно,
a≈

24. Зависимость от расстояния

ЗАВИСИМОСТЬ ОТ РАССТОЯНИЯ
Ускорение свободного падения
обратно пропорционально
квадрату расстояния.
Так как по второму закону
Ньютона ускорение
пропорционально силе, то и
гравитационная сила обратно
пропорционально квадрату
расстояния.

25.

Вывод закона всемирного тяготения
F ~ m1
F ~ m2
1
F~ 2
R
m1 m2
F~
2
R

26.

Земля
Луна
60 RЗ
aл =
т. к. a =
Fтяг
Fтяг
m 1 m2

27.

Два любых тела притягиваются друг к другу
с силой, прямо пропорциональной массе
каждого из них и обратно пропорциональной
квадрату расстояния между ними.

28.

F- модуль вектора силы гравитационного
притяжения между телами массами m1 и m2,
находящихся на расстоянии R друг от друга.
R- расстояние между телами.
G- гравитационная постоянная.
Гравитационная постоянная численно равна
модулю силы тяготения, действующей на тело
массой 1 кг со стороны другого тела такой же
массы при расстоянии между телами равной 1 м.

29.

Сила гравитационного притяжения любых частиц
прямо пропорциональна произведению их масс и
обратно пропорциональна квадрату расстояния
между ними
Математическое выражение закона:
т1 -- масса первого тела;
т2 -- масса второго тела;
r -- расстояние между ними;
G – гравитационная постоянная.

30.

Запомни, что …
Гравитационное взаимодействие – это
взаимодействие, свойственное всем телам
Вселенной и проявляющееся в их взаимном
притяжении друг к другу.
Гравитационное поле – особый вид
материи, осуществляющий гравитационное
взаимодействие.

31.

Механизм гравитационного взаимодействия
Каждое тело массой М создает вокруг себя
поле, которое называют гравитационным.
Если в некоторую точку этого поля поместить
пробное тело массой т, то гравитационное поле
действует на данное тело с силой F, зависящей
от свойств поля в этой точке и от величины
массы пробного тела.

32.

Генри Кавендиш –
английский физик
В 1798 году в лабораторных
условиях проверил закон
всемирного тяготения.
Результаты опыта позволили
определить гравитационную
постоянную G.

33.

Из формулы закона всемирного тяготения найдем гравитационную
постоянную, выполнив математические преобразования:
F=G
х
F r 2 = G m 1 m2
G=
Единица измерения в системе СИ--
G 6,67 10
11
Н м
2
кг
2

34.

Определение гравитационной постоянной
Измерив силу взаимодействия между шарами m и M по углу
закручивания нити и зная массу шаров и расстояние между ними,
Кавендиш определил гравитационную постоянную.

35.

m2
m1
α
m1
Fтяг ∼ α
m2

36.

Генри Кавендиш
G=6,67∙ 10 -11Н∙м2/кг2

37.

Опыты показали, что
Гравитационная постоянная численно равна силе, с
которой притягиваются две частицы массой по 1 кг
каждая, находящиеся на расстоянии 1 м друг от друга
m1 = m2 = 1 кг

38.

Границы применимости закона
Закон всемирного тяготения имеет определенные
границы применимости; он применим для:
1) материальных точек;
2) тел, имеющих форму шара;
3) шара большого радиуса, взаимодействующего с
телами, размеры которых много меньше
размеров шара.

39.

1. Для шаров большего R и тел неправильной формы
2. Для шаров
3. Для материальных точек

40.

Применение закона при открытии новых планет
Когда была открыта планета Уран, На основе закона
всемирного тяготения рассчитали ее орбиту. Но истинная
орбита планеты не совпадала с расчетной. Предположили,
«Не знаю,
а гипотез
что возмущение орбиты вызвано наличием
еще одной
планеты, находящейся за Ураном, которая
своей силой
измышлять
не желаю»
тяготения изменяет его орбиту.

41.

Применение закона при открытии новых планет
Гершель
Леверье
1781г.
1846г.
Уран
Нептун
Открытия на «Кончике пера»
Томбо
1915г.
Плутон-Харон

42.

Вопросы для повторения!
Взаимное
притяжение
между всеми
телами
Что
было названо
всемирным
тяготением?
называется всемирным тяготением.
Силы всемирного тяготения иначе называют
Как иначе называют силы всемирного тяготения?
гравитационными.
Закон
Кто
всемирного
и в какомтяготения
веке открылоткрыл
закон всемирного
Исаак Ньютон
тяготения?
в XVII веке.
Как записывается формула, выражающая закон всемирного тяготения?
Два любых тела притягиваются
к другу
с силой,тяготения?
прямо пропорциональной массе
Как читаетсядруг
закон
всемирного
каждого из них и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними.
1) если размеры тел пренебрежимо малы по сравнению с расстоянием между ними;
2) еслиВоба
теласлучае
однородны
и имеют
шарообразную
форму;
каком
следует
применять
эту формулу
для расчета гравитационных сил?
3) если одно из взаимодействующих тел -шар, размеры и масса которого значительно больше, чем
у второго тела (любой формы), находящегося на поверхности этого шара или вблизи нее.

43. Сила тяжести – одно из проявлений силы всемирного тяготения

СИЛА ТЯЖЕСТИ – ОДНО ИЗ ПРОЯВЛЕНИЙ
СИЛЫ ВСЕМИРНОГО ТЯГОТЕНИЯ
Сила тяжести - это сила притяжения тел к Земле.
Из закона Всемирного тяготения:
где M - масса планеты,
m - масса тела,
R - расстояние до центра
планеты;
g - ускорение силы тяжести.
g0 9,81 м/с2
– ускорение свободного падения
на поверхности Земли

44. Сила тяжести

СИЛА ТЯЖЕСТИ
Определение
Обозначение
Природа
Сила с которой Земля
притягивает к себе
все тела
Fтяж
Гравитационная

45. Сила тяжести

СИЛА ТЯЖЕСТИ
Направление
Всегда вертикально
вниз
К чему
Приложена к телу
приложена,
Точка приложения в центре
Точка приложения массы
находится
Графическое
изображение
Fтяж
Fтяж

46. Сила тяжести

СИЛА ТЯЖЕСТИ
Причина
Наличие массы у тела,
притяжение к Земле
Зависит
От массы тела;
Высоты тела над поверхностью
земли;
Широты места;
Модуль
Fтяж m g
H
Н
м
g 9,8 10 10 2
кг
кг
с

47.

Задача №1:
С какой силой притягиваются друг к другу
два энциклопедических словаря массой 600
грамм каждый, находящиеся на расстоянии 1
метра друг от друга?
Дано:
m1 = m2 = 600 г
r=1м
G = 6,67 10-11
СИ
0,6 кг
Решение:
m1 m2
F G
2
R
2
Н
м
0,6кг 0,6кг
11
F 6,67 10
2
кг
(1м) 2
F-?
2,4 10 11 Н
Ответ:
F=2,4·10-11 H

48.

Задача №2:
С какой силой притягиваются друг к другу
два ученика массой 50 кг каждый,
находящиеся на расстоянии 1 метра друг от
друга?
Дано:
Решение:
m1 = m2 = 50кг
r=1м
G = 6,67·10-11
F-?
m1 m2
F G
2
R
F 6,67 10
16675 10
Ответ:
F=16,7·10-8 H
11
11
Н м 50кг 50кг
2
2
кг
(1м)
2
8
Н 16,7 10 Н

49. Решите задачу №3

РЕШИТЕ ЗАДАЧУ №3
А на море корабли
В дрейф давно уже легли.
Между ними 20 миль.
Коль закон ты не забыл,
Силу ты сумей найти,
Что сближает корабли.
Знай, что эти кораблиКаждый массой тонн пяти.
1 морская миля= 1,852км

50.

Домашнее задание.