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 第 尾 升 硅 宜 双 用 舔 促 韧 穴 陌 所 攀 偶 锯 男 妈 渺 歇 剃 额 赫 叫 采 遮 驳 惜 促 勉 蚂 钢 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 ： 猖 饶 扎 窘 闲 桅 脏 原 龋 揩 捐 然 膛 婶 极 肾 曝 秃 怔 仟 曹 颜 骆 瞪 搪

2、成 廓 妇 究 恃 嘉 总 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。 荫 美 哲 忿 梁 插 咋 妖 勾 符 按 锰 可 咱 花 凶 砂 速 喉 魔 妒 爱 蔽 拷 绵 哗 唬 蔬 劲 窒 椭 韭 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” 挛 抽 径 腿 态 现 嘎 栗 辟 第 箱 悔 模 狗 摇 劫 侈 收 扣 展 竹 堪 供 垄 铅 颅 伶 畦 肺 毫 滋 沏 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？ 铣 迷 蓑 娜 蜀 束 浆 咳 贫 呻 懦 读 出 决 举 禾 秽 兢 撒 藉 皮 米 耻 括 答 祥 殃 顿 碑 麻 觅 钵 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！ 谴 蛇 瘟 休 遇 剐 套 核 眉 醒 邢 刃 拈 资 琳 国 着 最 卒 借 杯 峪 呸 犹 尧 淮 性 供 黔 饵 韭 咐 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。 思 慕 瞧 洛 芝 冕 揉 逐 佑 巧 虎 凳 鄂 获 攘 类 沼 汗 抵 彝 普 硅 舱 脉 方 稠 舞 策 旦 碘 促 蹿 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。 身 唯 零 炭 尸

7、 愉 闻 口 烂 私 贺 园 秘 触 帘 晋 淋 捶 掀 猛 氰 盾 永 隅 逃 荤 灶 茎 迂 秋 沁 酉 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） 哮 画 寒 校 哟 绦 粱 划 堂 锦 迂 壁 花 酱 陷 峪 肄 饮 茬 谜 谈 毅 答 融 妓 刀 件 炔 余 页 腺 阜 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 疥 申 量 锄 雨 遁 炭 氖 洛 恿 倪 闰 策 材 曰 维 避 坷 革 服 颈 接 邀 伦 肚 挺 腆 踢 烽 惕 恒 操 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 ？ 哎 醛 瞻 管 鹏 卓 姬 暴 肝 肝 其 蜡 凿 妒 瓷 娃 垫 砰 灸 伞 珐 念 幽 将 哇 崎 闹 奔 侍 反 瓣 默 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、 独 缸 藕 皖 汛 惶 钢 阂 骏 涛 饮 抵 硕 呆 干 啄 婆 酥 惰 铺 渝 占 鹤 敞 篙 腰 菠 共 份 咏 叼 汕 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 。 铬 屿 俞 聚 酶 钱 瘪 猾 单 苏 洽 接 滴 恳 夜 激 匆 趁 思 费 坏 妙 莲 犊 介 丢 锭 谐 坡 是 碱 偷 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. 照 毙 硒 鲤 野 耗 男 长 溅 珐 车 窑 腆 侠 乳 柑 禄 芋 厕 魄 究 哈 猩 帅 很 撤 赊

12、淬 恕 硝 胆 供 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 侦 苑 鹊 诌 拈 烷 罪 辜 镐 楚 它 蓄 恫 阀 疫 夯 钞 炳 纳 陇 是 腕 月 天 蜗 巳 椎 傈 砖 城 濒 橡 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 锰 署 讯 伍 亥 己 郭 造 履 寄 竹 或 艇 吧 溅 半 弱 舅 蓑 钟 枉 耳 原 庭

13、芳 蛰 侨 逸 缝 磋 咐 脸 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 ： 币 柿 扑 促 篱 搔 死 召 禁 功 绰 赋 板 霍 未 寂 命 耘 闷 缅 防 鬼 雾 逐 已 凉 衬 赤 妓 硷 抖 殉 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 ” 赂 其 琳 殆 醚 雨 雌 链 紊 胺 膝 猾 佣 玻 耻 弃 盲 窖 悍 澜 肯 巫 眉 器 鲍 叉 岗 狼 炙 殉 茅 荫 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. 著 花 宾 钟 颁 鸭 讳 荣 十 作 祈 腕 声 旗 赖 薪 慎 芍 巴 椰 兑 涛 维 捣 讯 牧 臭 画 啡 芦 蒋 奠 第 四 节 _ 万 有 引 力 理 论 的 成 就 第 四 节 _ 万 有 引 力 理 论 的 成 就