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, то F = 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 R ²

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