Информационный проект по теме: “Закон всемирного тяготения”, можно использовать при изучении данной темы в 9 классе и при продолжении формирования знаний о взаимном притяжении тел во Вселенной в 10 классе. Презентация.
Цель проекта: продолжить формирование знаний о взаимном притяжении тел во Вселенной.
Задачи:
- Собрать информацию о законе всемирного тяготения, используя справочные материалы.
- Изучить и проанализировать собранный материал.
- Обобщить и систематизировать полученные данные по теме и представить их в виде презентации.
Актуальность:
Данный материал позволяет повысить интерес к изучению темы, дает много информации по теме, которой нет в учебниках.
Содержание:
- История открытия закона всемирного тяготения
- Закон всемирного тяготения и границы его применения.
- Практическое значение закона.
Комментарии к слайдам. Те слайды номера, которых не указаны, информация читается со слайда.
Слайд №5, 6. Открыл закон “Всемирного тяготения” И.Ньютон. Но мысль о том, что небесные тела обладают свойством притягивать, высказали ранее и до И.Ньютона.
Слайд №7. Знаменитый александрийский астроном Птолемей предложил геоцентрическую систему мира, т.е. в центре находится Земля, а вокруг движутся Солнце, Луна и другие планеты.
Слайд № 8. Польский астроном Николай Коперник создал принципиально новую, гелиоцентрическую систему мира. Где в центре мироздания находилось Солнце.
Слайд № 9. Галилео Галилей изготовил телескоп, и с его помощью сделал открытия, подтверждающие справедливость учения Коперника. Но труды Галилея были запрещены церковью, а он сам в течение 9 лет считался “узником инквизиции”.
Слайд № 10. Датский астроном Тихо Браге многие годы наблюдал за движением планет, накопил многочисленные данные и перед смертью передал их своему ученику Иоганну Кеплеру.
Слайд № 11. Поиски точных законов гелиоцентрического мира стали делом всей жизни Иоганна Кеплера. Он открыл три закона движения планет.
Слайд № 12. Но Кеплер не сумел объяснить динамику движения. Почему планеты обращаются вокруг солнца именно по таким законам? На этот вопрос сумел ответить И.Ньютон, используя законы движения, установленные Кеплером, и общие законы динамики.
Слайд № 13. Что еще знал Ньютон перед открытием закона Всемирного тяготения
1. Луна движется вокруг Земли, период обращения равен 27,32 суток;
2. Радиус Земли Rз=6400 км; расстояние от Земли до Луны r=384000 км;
3. Значение ускорение свободного падения g=9,8 м/с2
Слайд №15. Гипотеза И.Ньютона
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 взором “земное” и небесное”, Ньютон предположил, что существует единый закон Всемирного тяготения, которому подвластны все тела Вселенной – от яблок до планет!
Слайд №17. Зависимость сил тяготения от расстояния
Сила тяготения создаёт вблизи поверхности Земли ускорение свободного падения 9,8 м/с2, та же сила создаёт центростремительное ускорение, с которым обращается вокруг Земли Луна ал=0,027 м/с2 . Ньютон рассчитал отношение радиуса орбиты Луны к радиусу Земли. Отношение равнялось 60. А отношение ускорение свободного падения на Земле к
центростремительному ускорению, с которым обращается вокруг Земли Луна, равнялось 3600. Следовательно, ускорение обратно пропорционально квадрату расстояния между телами. Но по второму закону Ньютона сила и ускорение связаны прямой зависимостью, следовательно, сила обратно пропорциональна квадрату расстояния между телами.
Слайд №18. Зависимость сил тяготения от массы.
Из второго закона Ньютона следует, что ускорение, которое, получает тело под действием силы, обратно пропорционально массе тела. Но ускорение свободного падения имеет любопытную особенность, что оно одинаково для тел любой массы. Это возможно, только в том случае, если сила, с которой Земля притягивает тело, изменяется пропорционально массе тела. По третьему закону силы, с которыми взаимодействуют тела, равны. Если сила, действующая на тело, пропорциональна массе этого тела, то равная ей сила, действующая на второе тело, очевидно, пропорциональна массе второго тела. Но силы, действующие на оба тела, равны, следовательно, они пропорциональны массе и первого и второго тела.
Слайд №19. Исаак Ньютон открыл этот закон в возрасте 23 лет, но 9 лет не публиковал, так как неверные данные о расстоянии между Землей и Луной не подтвердили его идею. И только когда было уточнено это расстояние, Ньютон в 1667 г. публиковал закон всемирного тяготения.
Слайд № 20. Экспериментальное измерение гравитационной постоянной.
Впервые гравитационная постоянная была измерена английским физиком Г.Кавендишем в 1798 г. С помощью прибора, называемого крутильными весами. Схема показана на слайде. На тонкой упругой нити подвешено легкое коромысло с двумя одинаковыми грузиками на концах. Рядом неподвижно закреплены два тяжелых шара. Между грузиками и неподвижными шарами действуют силы тяготения. Под влиянием этих сил коромысло поворачивается и закручивает нить. По углу закручивания можно определить силу притяжения. Для этого нужно только знать упругие свойства нити. Массы тел известны, а расстояние между центрами взаимодействующих тел можно непосредственно измерить. Из этих опытов было получено значение гравитационной постоянной.
Слайд № 22. На склоне своих дней Исаак Ньютон рассказал, как это произошло: он гулял по яблоневому саду в поместье своих родителей и вдруг увидел луну в дневном небе. И тут же на его глазах с ветки оторвалось и упало на землю яблоко. Поскольку Ньютон в это самое время работал над законами, он уже знал, что яблоко упало под воздействием гравитационного поля Земли. Знал он и о том, что Луна не просто висит в небе, а вращается по орбите вокруг Земли, и, следовательно, на нее воздействует какая-то сила, которая удерживает ее от того, чтобы сорваться с орбиты и улететь по прямой прочь, в открытый космос. Тут ему и пришло в голову, что, возможно, это одна и та же сила заставляет и яблоко падать на землю, и Луну оставаться на околоземной орбите.
Слайд №25. Когда была открыта планета Уран, на основе закона всемирного тяготения рассчитали ее орбиту. Но истинная орбита планеты не совпала с расчетной. Предположили, что возмущение орбиты вызвано наличием еще одной планеты, находящейся за Ураном, которая своей силой тяготения изменяет его орбиту. Чтобы найти новую планету, необходимо было решить систему из 12 дифференциальных уравнений с 10 неизвестными. Эту задачу выполнил английский студен6т Адамс; решение он отправил в Английскую академию наук. Но там на его работу не обратили внимания. А францизкий математик Леверье, решив задачу, послал результат итальянскому астроному Галле. И тот, в первый же вечер наведя свою трубу в указанную точку, обнаружил новую планету. Ей дали название Нептун. Подобным же образом в 30-е годы нашего столетия была открыта и 9-я планета Солнечной системы – Плутон, которая сейчас не считается планетой.
Заключение: Проект создан. Поставленная цель проекта выполнена.