Главное меню

  • К списку уроков
Сила всемирного тяготения. Движение тел под действием силы тяжести.
27.02.2014 5570 0


Цель: изучить закон всемирного тяготения, показать его практическую значимость. Побуждать учащихся к преодолению трудностей в процессе умственной деятельности, воспитать интерес к физике.

Ход урока

I. Организационный момент

II.    Повторение.

Беседа

1. Какое фундаментальное взаимодействие определяет силу трения?

2. Сформулируйте определение силы трения и третьего закона Ньютона?

3. Что такое принцип относительности?

III. Изучение нового материала

Попытки объяснить строение Солнечной системы, занимали умы многих ве­ликих людей.

Особенно волновал вопрос о том, что связывает планеты и Солнце в единую систему? Он встал после того, как Коперник «поместила Солнце в центр, а все планеты «заставил» обращаться вокруг него.

Ньютон связал силу с ускорением. Именно Солнце естественно считать при­чиной обращения вокруг него Земли и планет. Но не только планеты притягива­ются к Солнцу. Солнце также притягивается планетами. И планеты взаимодей­ствуют между собой.

Все тела Вселенной, как небесные, так и находящиеся на Земле, подвержены взаимному притяжению. Если мы не наблюдаем притяжения между окружаю­щими предметам, так это только потому, что оно слишком слабо.

Взаимодействие, свойственное всем телам Вселенной и проявляющееся в их взаимном притяжении друг к другу, называется гравитационным.

Гравитационное взаимодействие осуществляется посредством особого вида материи, называемого гравитационным полем. Такое поле существует вокруг любого тела. Особенностью гравитационного поля является его всепроникаю­щая способность. Взаимосвязь тел с гравитационным полем характеризуют осо­бой физической величиной - гравитационным зарядом. Гравитационный заряд любого тела равен его массе.

Одной из важнейших задач в теории тяготения является задача двух тел. За­дача исследования движения и взаимодействия внутри системы, состоящей из двух тел, каждое из которых можно принять за материальную точку.

Выражение для силы тяготения Ньютон получил в 1666 г., когда ему было всего лишь 24 года.

Ньютон установил, как зависит от расстояния ускорение свободного паде­ния. Вблизи поверхности Земли, т. е. на расстоянии 6400 км от ее центра оно со­ставляет 9,8 м/с2, а на расстоянии в 60 раз большем, у Луны, это ускорение оказывается в 3600 раз меньше, чем на Земле. 3600 = 602. Ускорение убывает обратно пропорционально квадрату расстояния от центра Земли.

Но ускорение, по второму закону Ньютона, пропорционально силе, а сила

прямо пропорциональна массам.

Если ввести коэффициент пропорциональности, тоF=G

(G- гравитационная постоянная)

Закон всемирного тяготения верен:

1. для материальных точек.

2. для расчета силы притяжения шарообразных тел со сферическим распре­делением вещества.

3. для шара большого радиуса и материальной точки.

Когда Ньютон открыл закон всемирного тяготения, он не знал ни одного чис­лового значения масс небесных тел, в том числе и Земли, неизвестно ему было и значение постоянной F=G*m\R2

можно найти, зная силу притяжения F между телами известной массы и расстоянием между ними.

Точное измерение Убыло впервые проделано в 1798 г. замечательным уче­ным Генри Кавендишем. С помощью крутильных весов Кавендиш по углу закру­чивания нити сумел измерить малую силу притяжения между маленькими и боль­шими металлическими шарами. Опыты показали G = 6,67 * 10" [(Н • м2)/кг2].

Ее физический смысл - сила, с которой притягиваются два тела массами по 1 кг каждое, находящиеся на расстоянии 1 м друг от друга.

Опыты Кавендиша доказали, что не только планеты, но и обычные, окружаю­щие нас в повседневной жизни тела притягиваются по тому же закону тяготения.

IV. Повторение. Беседа

1. Как формулируется закон всемирного тяготения?

2. Что называется гравитационной постоянной?

3. Каков его физический смысл?

4. Каково его значение в системе СИ?

5. Что называют гравитационным полем?

6. Зависит ли сила тяготения от свойств среды, в которой находятся тела?

V.   Решение задач

1. Космический корабль массой 8 т приблизился к орбитальной космической станции массой 20 т на расстояние 100 м. Найти силу их взаимного притяжения. (Ответ: 1 мкН.)

2. Оценить порядок значения силы взаимного тяготения двух кораблей, удален­ных друг от друга на 100 м, если масса каждого из них 10 000 т. (Ответ: порядка 1Н.)

3. Среднее расстояние между центрами Земли и Луны равно 60 земным ради­усам, а масса Луны в 81 раз меньше массы Земли. В какой точке отрезка, соеди­няющего центр Земли и Луны, тело будет притягиваться ими с одинаковой си­лой? (Ответ: В точках, отстоящих на 6 земных радиусов от центра Луны).

Домашняя работа

§  15-16 . Упражнение 12-13