Урок 70 (9кл) Закон всесвітнього тяжіння

І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

1. Провести бесіду за матеріалом § 32

Бесіда за питаннями

1. Сформулюйте третій закон Ньютона. Чому цей закон називають законом взаємодії?

2. Наведіть приклади прояву третього закону Ньютона.

3. Що можна сказати про природу сил, які виникають під час взаємодії тіл? Наведіть приклади.

4. Чому сили, які виникають під час взаємодії тіл, не зрівноважують одна одну?

II. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

Ми знаємо, що планети, зокрема Земля, обертаються навколо Сонця. Сонце притягує планети. Земля притягує Місяць, утримуючи його на орбіті.

Від чого залежить сила взаємного притягання між небесними тілами?
Чи тільки небесні тіла можуть взаємодіяти?

IІІ. ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

1.Гравітаційна взаємодія

Гравітаційна взаємодія – взаємодія, яка є властивою всім тілам у Всесвіті й виявляється в їхньому взаємному притяганні одне до одного.

Гравітаційна взаємодія здійснюється за допомогою особливого виду матерії – гравітаційного поля (існує навколо будь-якого тіла: зорі, планети, людини, книжки, молекули, атома).

2. Закон всесвітнього тяжіння

До XVII ст. вчені вважали, що тільки Земля має особливу властивість притягувати до себе всі тіла, що перебувають поблизу її поверхні. У 1667 р. Ньютон висловив дивне для тих часів твердження, що між усіма тілами діють сили взаємного притягання та сформулював закон всесвітнього тяжіння.

Закон всесвітнього тяжіння:

Між будь-якими двома тілами діють сили гравітаційного притягання, які прямо пропорційні добутку мас цих тіл і обернено пропорційні квадрату відстані між ними.

G – гравітаційна стала

Гравітаційну сталу вперше виміряв англійський учений Генрі Кавендіш у 1798 р. за допомогою крутильних терезів:

Гравітаційна стала чисельно дорівнює силі, з якою дві матеріальні точки масою 1 кг кожна взаємодіють на відстані 1 м одна від одної (якщо , а , то ).

Завдяки закону всесвітнього тяжіння:

- описують рух природних і штучних тіл у Сонячній системі;

- описують рух подвійних зір, зоряних скупчень;

- обчислюють маси небесних тіл;

- визначають характер руху небесних тіл, будову, еволюцію.

3. Сила тяжіння

Сила тяжіння – сила, з якою Земля (або інше астрономічне тіло) притягує до себе тіла, що перебувають на її поверхні або поблизу неї.

G – гравітаційна стала;

m – маса тіла;

М_З – маса Землі;

r = R_З + h – відстань від центра Землі до тіла.

4. Прискорення вільного падіння

Вільне падіння – це рух тіла лише під дією сили тяжіння (за умови, що опір повітря незначний і на тіло не діють інші сили).

Прискорення вільного падіння можна визначити, застосувавши другий закон Ньютона:

Як і сила тяжіння, прискорення вільного падіння завжди напрямлене вертикально вниз незалежно від того, в якому напрямку рухається тіло.

Маємо дві формули для визначення модуля сили тяжіння:

Аналіз останньої формули:

1. Прискорення вільного падіння не залежить від маси тіла (довів Ґ. Ґалілей).

2. Прискорення вільного падіння зменшується в разі збільшення висоти h тіла надповерхнею Землі, причому помітна зміна відбувається, якщо h становить десятки й сотнікілометрів (на висоті h = 100 км прискореннявільного падіння зменшиться лише на 0,3 м/с²).

3. Якщо тіло перебуває на поверхні Землі або на висоті кількох кілометрів :

Через обертання Землі,а також через те, що форма Землі – еліпсоїд (екваторіальний радіус Землі більший за полярний на 21 км), прискорення вільного падіннязалежить від географічної широти місцевості.