高中物理必修二萬有引力理論成就課件.ppt

第六章 萬有引力與航天,萬有引力理論的成就,知識(shí)回顧,萬 有 引 力 定 律,1、內(nèi)容： 自然界中任何兩個(gè)物體都相互吸引，引力的大小與物體的質(zhì)量m1和m2的乘積成正比，與它們之間距離r的二次方成反比。,2、公式：,3、條件: 質(zhì)點(diǎn)或均質(zhì)球體,4、理解:普遍性、相互性、宏觀性、特殊性,卡文迪許 被稱為能稱出地球質(zhì)量的人,地球的質(zhì)量怎樣稱量?,“稱量地球的質(zhì)量”,“稱量地球的質(zhì)量”,當(dāng)時(shí)已知： 地球的半徑R 地球表面重力加速度g 卡文迪許已測(cè)出的引力常量G,卡文迪許是如何 “稱量地球的質(zhì)量”的呢?,能否通過萬有引力定律來“稱量”?,物體在天體(如地球)表面時(shí)受到的重力近似等于萬有引力,“稱量地球的質(zhì)量”,科學(xué)真是迷人。根據(jù)零星的事實(shí)，增加一點(diǎn)猜想，竟能贏得那么多的收獲！ 馬克吐溫,“稱量地球的質(zhì)量”,“稱量地球的質(zhì)量”,物體在天體表面時(shí)受到的 重力近似等于萬有引力,?,萬有引力分解為兩個(gè)分力： 重力:G=mg 和 m隨地球自轉(zhuǎn)的向心力Fn:,結(jié)論：向心力遠(yuǎn)小于重力 萬有引力近似等于重力 因此不考慮(忽略)地球自轉(zhuǎn)的影響,地球的質(zhì)量到底有多大? 已知:地球表面g=9.8m/s2， 地球半徑R=6400km， 引力常量G=6.6710-11Nm2/kg2。 請(qǐng)你根據(jù)這些數(shù)據(jù)計(jì)算地球的質(zhì)量。,“稱量地球的質(zhì)量”,M=6.01024kg,1、物體在天體表面時(shí)受到的 重力等于萬有引力,g-天體表面的重力加速度,R-天體的半徑,一、計(jì)算天體質(zhì)量的兩條基本思路,計(jì)算太陽的質(zhì)量,測(cè)出某行星的公轉(zhuǎn)周期T、軌道半徑r 能不能由此求出太陽的質(zhì)量M？,分析： 1.將行星的運(yùn)動(dòng)看成是勻速圓周運(yùn)動(dòng).,2.萬有引力提供向心力 F引=Fn.,只能求出中心天體的質(zhì)量！ 不能求出轉(zhuǎn)動(dòng)天體的質(zhì)量！,M=2.01030kg,思考：不同行星與太陽的距離r和繞太陽公轉(zhuǎn)的周期T 都是不同的但是由不同行星的r、T計(jì)算出來的太陽質(zhì) 量必須是一樣的！上面這個(gè)公式能保證這一點(diǎn)嗎？,計(jì)算中心天體的質(zhì)量,已知: 地球半徑： R = 6400103m 月亮周期： T = 27.3天2.36106s 月亮軌道半徑: r 60R， 求： 地球的質(zhì)量M？,F引=Fn,計(jì)算中心天體的質(zhì)量,知道環(huán)繞體的線速度v或角速度及其軌道半徑r，能不能求出中心天體的質(zhì)量？,F引=Fn,2、行星（或衛(wèi)星）做勻速圓周運(yùn)動(dòng)所需的萬有引力提供向心力,一、計(jì)算天體質(zhì)量的兩條基本思路,只能求出中心天體的質(zhì)量！,二、天體密度的計(jì)算,二、天體密度的計(jì)算,請(qǐng)閱讀課本“發(fā)現(xiàn)未知天體”，回到如下問題：,問題1：筆尖下發(fā)現(xiàn)的行星是哪一顆行星？ 問題2：人們用類似的方法又發(fā)現(xiàn)了哪顆星？,三、發(fā)現(xiàn)未知天體,背景： 1781年由英國物理學(xué)家威廉赫歇爾發(fā)現(xiàn)了天王星，但人們觀測(cè)到的天王星的運(yùn)行軌跡與萬有引力定律推測(cè)的結(jié)果有一些誤差,三、發(fā)現(xiàn)未知天體,海王星的軌道由英國的劍橋大學(xué)的學(xué)生亞當(dāng)斯和法國年輕的天文愛好者勒維耶各自獨(dú)立計(jì)算出來。1846年9月23日晚，由德國的伽勒在勒維耶預(yù)言的位置附近發(fā)現(xiàn)了這顆行星,人們稱其為“筆尖下發(fā)現(xiàn)的行星” 。,三、發(fā)現(xiàn)未知天體,當(dāng)時(shí)有兩個(gè)青年英國的亞當(dāng)斯和法國的勒威耶在互不知曉的情況下分別進(jìn)行了整整兩年的工作。1845年亞當(dāng)斯先算出結(jié)果，但格林尼治天文臺(tái)卻把他的論文束之高閣。1846年9月18日，勒威耶把結(jié)果寄到了柏林，卻受到了重視。柏林天文臺(tái)的伽勒于1846年9月23日晚就進(jìn)行了搜索，并且在離勒威耶預(yù)報(bào)位置不遠(yuǎn)的地方發(fā)現(xiàn)了這顆新行星。 海王星的發(fā)現(xiàn)使哥白尼學(xué)說和牛頓力學(xué)得到了最好的證明。,科學(xué)史上的一段佳話,三、發(fā)現(xiàn)未知天體,海王星發(fā)現(xiàn)之后，人們發(fā)現(xiàn)它的軌道也與理論計(jì)算的不一致于是幾位學(xué)者用亞當(dāng)斯和勒維列的方法預(yù)言另一顆新星的存在 在預(yù)言提出之后，1930年3月14日，湯博發(fā)現(xiàn)了這顆新星冥王星,三、發(fā)現(xiàn)未知天體,諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者 物理學(xué)家馮勞厄說： “沒有任何東西像牛頓引力理論對(duì)行星軌道的計(jì)算那樣，如此有力地樹立起人們對(duì)年輕的物理學(xué)的尊敬。從此以后，這門自然科學(xué)成了巨大的精神王國 ”,三、發(fā)現(xiàn)未知天體,課堂小結(jié),兩條基本思路,1、重力等于萬有引力,2、萬有引力提供向心力,中心天體M,轉(zhuǎn)動(dòng)天體m,明確各個(gè)物理量,天體半經(jīng)R,練習(xí)：,1.利用下列哪組數(shù)據(jù)可以計(jì)算出地球的質(zhì)量