万有引力理论的成就_PPT课件.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第六章 万有引力与航天,4,万有引力理论的成就,知识回顾,万,有,引,力,定,律,1,、内容：,自然界中,任何两个物体,都相互吸引，引力的大小与物体的,质量,m,1,和,m,2,的乘积,成,正比,，与它们之间,距离,r,的二次方,成,反比,。,2,、公式：,r,：质点,(,球心,),间的距离,引力常量：,G,=6.6710,11,Nm,2,/kg,2,3,、条件,:,质点,或,均质球体,4,、理解,:,普遍性,、,相互性,、,宏观性,、,特殊性,m,2,m,1,F,F,r,轻小物体质量的称量,地球的质量怎样称量,?,庞然大物的质量怎么测量,“,称量地球的质量,”,给我一个“支点”，,我能秤出地球的质量。,卡文迪许,被称为能称出地球质量的人,地球的质量怎样称量,?,“,称量地球的质量,”,为什么？,卡文迪许的工作,比较准确的测定出了,G,值的大小,“,称量地球的质量,”,1,证明了万有引力的存在的普遍性。,2使得万有引力定律有了真正的实用价值,。,利用,G,值怎样测定地球的质量？,“,称量地球的质量,”,当时已知：,地球的半径,R,地球表面重力加速度,g,卡文迪许已测出的引力常量,G,卡文迪许是如何,“称量地球的质量”的呢,?,R,M,G,m,r,F,n,F,引,“,称量地球的质量,”,物体在天体表面时受到的,重力,近似等于,万有引力,?,万有引力分解为两个分力：,重力,:,G=mg,和物体随地球,自转,的向心力,F,n:,F,n,=,m,r,4,2,T,2,结论：,向心力远小于重力,万有引力近似等于重力,因此不考虑,(,忽略,),地球自转的影响,物体在天体,(,如地球,),表面时受到的,重力,近似等于,万有引力,“,称量地球的质量,”,地球的质量到底有多大,?,已知,:,地球表面,g=9.8m/s,2,，,地球半径,R=6400km,，,引力常量,G=6.6710,-11,Nm,2,/kg,2,。,请你根据这些数据计算地球的质量。,“,称量地球的质量,”,M=6.010,24,kg,科学真是迷人。根据零星的事实，增加一点猜想，竟能赢得那么多的收获！,马克,吐温,“,称量地球的质量,”,计算太阳的质量,测出某行星的公转周期,T,、轨道半径,r,能不能由此求出太阳的质量,M,？,分析：,1.,将行星的运动看成是,匀速圆周运动,.,2.,万有引力,提供,向心力,F,引,=F,n,.,只能,求出中心天体的质量！,不能,求出环绕天体的质量！,M=2.010,30,kg,思考,：,不同行星与太阳的距离,r,和绕太阳公转的周期,T,都是不同的但是由不同行星的,r,、,T,计算出来的太阳质,量必须是一样的！上面这个公式能保证这一点吗？,计算中心天体的质量,已知,:,地球半径：,R,=640010,3,m,月亮周期：,T,=27.3,天,2.3610,6,s,月亮轨道半径,:,r,60R,，,求：地球的质量,M,？,F,引,=F,n,计算中心天体的质量,知道环绕体的线速度,v,或角速度,及其轨道半径,r,，能不能求出中心天体的质量？,F,引,=F,n,1,、物体在天体表面时受到的,重力,等于,万有引力,g-,天体表面的重力加速度,R-,天体的半径,一、计算天体质量的两条基本思路,2,、行星（或卫星）做匀速圆周运动所需的,万有引力,提供,向心力,一、计算天体质量的两条基本思路,只能,求出中心天体的质量,！,二、天体密度的计算,M,V,r,=,当,rR,时,二、天体密度的计算,M,V,r,=,请阅读课本“发现未知天体”，回到如下问题：,问题,1,：笔尖下发现的行星是哪一颗行星？,问题,2,：人们用类似的方法又发现了哪颗星？,三、发现未知天体,背景：,1781,年由英国物理学家威廉赫歇尔发现了,天王星,，但人们观测到的天王星的运行轨迹与万有引力定律推测的结果有一些误差,三、发现未知天体,海王星,的轨道由英国的剑桥大学的学生亚当斯和法国年轻的天文爱好者勒维耶各自独立计算出来。,1846,年,9,月,23,日晚，由德国的伽勒在勒维耶预言的位置附近发现了这颗行星,人们称其为“笔尖下发现的行星”。,海王星,三、发现未知天体,当时有两个青年,英国的亚当斯和法国的勒威耶在互不知晓的情况下分别进行了整整两年的工作。,1845,年亚当斯先算出结果，但格林尼治天文台却把他的论文束之高阁。,1846,年,9,月,18,日，勒威耶把结果寄到了柏林，却受到了重视。柏林天文台的伽勒于,1846,年,9,月,23,日晚就进行了搜索，并且在离勒威耶预报位置不远的地方发现了这颗新行星。海王星的发现使哥白尼学说和牛顿力学得到了最好的证明。,科学史上的一段佳话,三、发现未知天体,理论轨道,实际轨道,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列的方法预言另一颗新星的存在,在预言提出之后，,1930,年,3,月,14,日,，汤博发现了这颗新星,冥王星,三、发现未知天体,诺贝尔物理学奖获得者,物理学家冯,劳厄说：,“,没有任何东西像牛顿引力理论对行星轨道的计算那样，如此有力地树立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,”,三、发现未知天体,课堂小结,两条基本思路,1,、重力,等于,万有引力,2,、万有引力,提供,向心力,当,rR,时,天体密度的计算,M,V,r,=,中心天体,M,环绕天体,m,轨道半经,r,明确各个物理量,天体半经,R,练习：,1.,利用下列哪组数据可以计算出地球的质量,（）,A.,地球半径,R,和地球表面的重力加速度,g,B.,卫星绕地球运动的轨道半径,r,和周期,T,C.,卫星绕地球运动的轨道半径,r,和,角速度,D.,卫星绕地球运动的线速度,V,和周期,T,ABCD,2.1881,年，科学家佐利设计了一个测量地球质量的方法：首先，在长臂天平的两盘放入质量同为,m,的砝码，天平处于平衡状态；然后，在左盘正下方放入一质量为,M,的大球，且球心与砝码有一很小的距离,d,；接着又在右盘中加质量为,m,的砝码，使天平又恢复平衡状态试导出地球质量,M,0,的估算式,_,(,地球半径为,R,),(,哈师大附中,08,09,学年高一下学期月考,),一艘宇宙飞船飞近某一新发现的行星，并进入靠近该行星表面的圆形轨道绕行数圈后，着陆在行星上，宇宙飞船上备有以下实验仪器：,A,精确秒表一只,B,已知标准质量为,m,的物体一个,C,弹簧测力计一个,D,天平一架,(,附砝码,),3,、综合运用,已知宇航员在绕行和着陆后各做了一次测量，根据测量数据，可求出该行星的半径,R,和行星质量,M,.(,已知万有引力常量为,G,),(1),第一次测量所选用的器材是：,_(,用序号表示,),；测量的物理量是,_,(2),第二次测量所选用的器材是：,_(,用序号表示,),；测量的物理量是,_,(3),用该数据推导出半径,R,_,，,M,_.,