第四节_万有引力理论的成就.ppt

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1、第四节 万有引力理论的成就 煮 椽 琅 课 募 务 向 呵 湘 泳 舜 炕 沟 秋 滑 廓 禹 漾 莎 掐 邯 帐 诧 灵 就 瓮 相 梨 妙 映 性 放 第 四 节 _ 万 有 引 力 理 论 的 成 就 第 四 节 _ 万 有 引 力 理 论 的 成 就 行星为何如此运动？ G：比例系数，与M、m、r无关 引力方向：沿着两质点的连线 牛顿 公式适用条件:(1)两个质点； (2)两个质量分布均匀的球体，r为两 个球心间的距离。 引力常量:G 6.6710-11Nm2/kg2 万有引力定律 ： 愚 贮 笨 羡 孵 弊 机 钙 享 骂 绝 即 咯 马 宦 枫 栽 迫 宜 挺 水 货 娠 掠 任

2、例 衬 苞 介 蛆 饮 斤 第 四 节 _ 万 有 引 力 理 论 的 成 就 第 四 节 _ 万 有 引 力 理 论 的 成 就 一、卡文迪许：“称量地球的质量” 思考与讨论1：直接测地球质量 阿基米德: “给我一个支点，我可以撬动地球。” 能通过杠杆原理（天平 ）测量地球的质量吗？ (直接测量) 测量巨大的天体质量显然只能采用间接的方法.万 有引力理论给我们提供了重要的启示和解决方案。 汤 叔 侩 爬 城 档 是 钦 慎 鸽 沾 纫 馁 博 与 峰 兴 芳 跺 淀 乍 脏 红 基 发 践 卧 酉 摊 鸽 退 录 第 四 节 _ 万 有 引 力 理 论 的 成 就 第 四 节 _ 万 有 引

3、 力 理 论 的 成 就 卡文迪许：实验室称量地球的质量 若不考虑地球自转的影响，地面上的物体的重力 等于地球对它的引力。 其中g、R在卡文迪许之前已经知道，而卡文迪许测出G 后，就意味着我们也测出了地球的质量。因此，卡文 迪许把他自己的实验说成是“称量地球的重量” 。 问题：我们为什么不考虑地球自传的影响呢？ 卡文迪许被称为“第一个称量地球质量的人”！ “黄金代换” 钙 莱 富 旷 闻 洋 践 轰 辑 玉 酶 指 柒 洽 怕 诚 融 吗 开 亡 惹 睹 挞 疯 游 秘 瀑 宣 涟 裳 四 厩 第 四 节 _ 万 有 引 力 理 论 的 成 就 第 四 节 _ 万 有 引 力 理 论 的 成

4、就 思考与讨论2：地球表面物体的重力与地球对物体的 万有引力的关系 Fn R M G m w r F引 物体m在纬度为的位置，万有引 力指向地心，分解为两个分力：m 随地球自转围绕地轴运动的向心 力和重力。 设=600，试计算Fn、F引、G的大 小，并比较之。 因此通常可以不考虑（忽略）地球自转的影响。 放在地球表面的物体处于平衡状态吗？ 剂 衡 萌 酱 例 恭 迟 旁 念 丹 蚁 铡 行 蓝 碌 阜 辫 猜 臀 凰 逗 纷 炬 语 醛 罪 箍 彭 拦 狱 蔼 纬 第 四 节 _ 万 有 引 力 理 论 的 成 就 第 四 节 _ 万 有 引 力 理 论 的 成 就 感叹： 科学真是迷人啊 !

5、根据零星的事 实，增添一点猜 想，竟能赢得那 么多收获! 马克吐温 俺要不是不好 好学习这么迷人 的科学!那就是 对不起党和人民 ! 好好学习， 天天向上。 奋发图强， 重新做人！ 牺 翱 挪 肖 培 淤 济 骚 韶 让 咐 奏 父 治 墙 娄 宁 忻 淘 簧 机 街 六 膜 身 饺 门 稚 敖 醇 箍 炼 第 四 节 _ 万 有 引 力 理 论 的 成 就 第 四 节 _ 万 有 引 力 理 论 的 成 就 二、计算天体质量 思考与讨论3 ： 已知太阳周围的某颗行星(如：地球)的详细运动特征 ，利用万有引力定律，有没有办法测量太阳的质量？提 出你的设想，并说明需要直接测量哪些物理量？ 由于T

6、容易测量： 需测r和T。 割 辰 殴 鲸 徊 埠 灼 汉 亡 谊 证 骗 迸 厩 窿 伏 墨 桔 掖 妹 潞 淳 尖 霖 别 瓶 逻 翰 葫 话 愈 杉 第 四 节 _ 万 有 引 力 理 论 的 成 就 第 四 节 _ 万 有 引 力 理 论 的 成 就 思考与讨论4： 测出行星的T和r，就可以测出太阳的质量M。 不同行星与太阳的距离r和绕太阳公转的周期T都 是各不相同的。但是不同行星的r、T计算出来的太阳 质量必须是一样的！上面的公式能否保证这一点？ 分析 ： 根据开普勒第三定律： 所以，上面的公式能保证这一点，而且我们还可 以知道常数K只和中心天体（太阳）的质量有关。 转 误 草 姥 牢

7、 结 愿 欣 株 举 榴 灭 寻 诀 绽 滦 深 嫉 赵 呐 隶 札 阶 孩 爹 脯 钎 噎 撒 宾 晃 签 第 四 节 _ 万 有 引 力 理 论 的 成 就 第 四 节 _ 万 有 引 力 理 论 的 成 就 思考与讨论5： 木星是太阳系中最大的行星， 它有众多卫星。通过卫星的运 动可以精确测得木星的质量。 用这个方法测得行星的质量， 是否需要知道卫星的质量？试 通过推理说明。 分析： 与卫星质量m无关。只能测得 中心天体的质量（把被测得 天体放在圆心的位置） 邦 博 肇 科 糊 杜 盅 墓 恿 淆 绰 兆 植 龋 内 贷 骂 孜 谋 吃 旗 邑 犹 珐 块 傍 速 洲 油 垫 琢 虞 第

8、 四 节 _ 万 有 引 力 理 论 的 成 就 第 四 节 _ 万 有 引 力 理 论 的 成 就 课堂练习1： 计算地球的质量，除了一开始的 方法外，有没有其它的办法？ 借助于月球可不可以？ 那么需要知道哪些量？ 月球绕地球运行的周期T=27.3天， 月球与地球的平均距离r=3.84108m M=5.981024kg 页 窄 拧 湾 悍 量 美 讼 耙 涉 炔 厚 铱 去 绷 撇 源 题 钮 婆 被 侍 遁 吨 宪 退 彤 贬 炸 旱 库 琐 第 四 节 _ 万 有 引 力 理 论 的 成 就 第 四 节 _ 万 有 引 力 理 论 的 成 就 思考与讨论6 ： 根据前一题的结果，能不能获

9、 得地球的平均密度信息？ 嫦娥一号与月球密度 ？ 史 考 取 助 址 炭 撵 说 顶 呵 痊 玛 钉 嗡 狭 拙 氰 削 跪 株 孰 孟 龄 冬 喀 擦 梁 荚 羡 粗 寡 钝 第 四 节 _ 万 有 引 力 理 论 的 成 就 第 四 节 _ 万 有 引 力 理 论 的 成 就 求天体质量的方法 方法一：利用天体表面物体的重力等于万有引力 需知天体的R，和其表面的g 方法二：利用天体的卫星，所受万有引力提供向心力 或或 需知卫星的r、T，或r、v，或r、或v、 古 丸 伴 旨 惩 皖 生 剿 臆 蹭 晦 泳 路 帝 团 女 闰 亥 灼 篡 宠 蝴 盼 燥 哼 藤 滤 阶 萌 奸 闪 陪 第

10、四 节 _ 万 有 引 力 理 论 的 成 就 第 四 节 _ 万 有 引 力 理 论 的 成 就 课堂练习2 ： 1、某行星表面附近有一颗卫星，其轨道半径可认为近 似等于该行星的球体半径。已测出此卫星运行的周期 为T，已知万有引力常量为G，据此求得该行星的平均 密度约为 。 2、登月飞行器关闭发动机后在离月球表面h的空中 沿圆形轨道绕月球飞行，周期是T，已知月球半径是 R，引力常量为G，根据这些数据计算月球的平均密 度 。 召 歌 私 滤 派 梢 盔 宵 浇 鲸 所 税 培 耪 蠢 足 拐 兵 化 蝶 饭 常 许 分 煽 晾 咨 剥 裕 耿 析 讲 第 四 节 _ 万 有 引 力 理 论 的

11、 成 就 第 四 节 _ 万 有 引 力 理 论 的 成 就 三、发现未知天体 发现海王星和冥王星： 预见并发现未知行星,是万有引力理论威力和价值的最生 动例证. 在1781年发现的第七个行星天王星 的运动轨道，总是同根据万有引力定律 计算出来的有一定偏离.当时有人预测， 肯定在其轨道外还有一颗未发现的新星, 这就是后来发现的第八大行星海王星. 海王星 海王星的实际轨道由英国剑桥大学 的学生亚当斯和法国年轻的天文爱好者 勒维耶根据天王星的观测资料各自独立 地利用万有引力定律计算出来的. 馏 伙 择 吮 杜 尤 疫 藉 谬 针 愚 舞 牛 案 原 富 蒸 蛆 穆 书 珊 焚 勤 蹈 诵 抨 籽

12、浑 从 惑 咽 海 第 四 节 _ 万 有 引 力 理 论 的 成 就 第 四 节 _ 万 有 引 力 理 论 的 成 就 英国的亚当斯和法国的勒维耶 焚 命 称 脯 及 盾 茂 辐 予 魄 壬 寄 入 悬 搽 猿 隘 咙 窗 痘 黄 蚂 窟 见 侥 专 茵 犁 猾 炯 欠 惭 第 四 节 _ 万 有 引 力 理 论 的 成 就 第 四 节 _ 万 有 引 力 理 论 的 成 就 1846年9月23日晚,由德 国的伽勒在柏林天文台 用望远镜在勒维耶预言 的位置附近发现了这颗 行星海王星 柏林天文台 胡 瓤 痛 袖 羌 创 中 佐 民 舍 酗 及 歪 恕 向 甩 晋 粕 饼 弓 乒 米 檀 详

13、瓷 绣 饶 倘 伤 钎 撵 珍 第 四 节 _ 万 有 引 力 理 论 的 成 就 第 四 节 _ 万 有 引 力 理 论 的 成 就 海王星发现之后，人 们发现它的轨道也与理论 计算的不一致。于是几位 学者用亚当斯和勒维耶的 方法预言另一颗新行星的 存在 在预言提出之后， 1930年，汤博发现了太阳 系的后来曾被称为第九大 行星的冥王星。 冥王星和它的卫星 美国宇航局（NASA）提供的冥王星（ 上者）与它的卫星的画面 冥王星的发现 ： 铅 尧 赵 酉 认 翟 芥 烈 怎 用 颤 蔓 弓 匈 莱 如 介 综 借 阎 啪 椽 函 初 哎 帝 哉 授 撒 戊 渭 橙 第 四 节 _ 万 有 引 力

14、 理 论 的 成 就 第 四 节 _ 万 有 引 力 理 论 的 成 就 海王星、冥王星的发现最终确立了万有引力 定律的地位，也成为科学史上的美谈。 诺贝尔物理学奖获得者，物理学家冯劳厄说 ： “没有任何东西向牛顿引力理论对行星轨道的 计算那样，如此有力地树起人们对年轻的物理 学的尊敬。从此以后，这门自然科学成了巨大 的精神王国 ” 用 钢 完 翻 簿 焰 伊 泰 馋 橇 炳 殃 磁 采 祝 蟹 羔 阁 昭 兜 摇 瀑 枉 凸 膏 勿 嚏 眶 攀 侣 丸 担 第 四 节 _ 万 有 引 力 理 论 的 成 就 第 四 节 _ 万 有 引 力 理 论 的 成 就 小 结 1、万有引力定律在天文学中的应用，一般有两 条思路： (1)F万有引力=环绕天体所需的向心力 (2)地面（或某星球表面）的物体的重力F万有引力 . 2、解题技巧：把握基本方程，立足数学推理。 3、万有引力理论在天文学的发现中起到了关键 的作用. 淖 谋 碉 对 蚊 盲 炼 辈 呻 箍 稽 磐 祭 叫 搽 锚 乙 疮 恐 得 拇 忱 豪 两 亢 贴 彭 我 饱 译 棉 铭 第 四 节 _ 万 有 引 力 理 论 的 成 就 第 四 节 _ 万 有 引 力 理 论 的 成 就