高一物理(6.4萬有引力理論的成就1)

1、第六章第六章 萬有引力與航天萬有引力與航天 第第4 4節(jié)節(jié) 萬有引力理論萬有引力理論 的成就的成就1 1猜猜 想：想： 如何測量地球的質量？如何測量地球的質量？2RmMGmg地GgRM2地 不考慮地球自轉的影響一、 地面的重力加速度地面的重力加速度g g和地球半徑和地球半徑R R早就被測量出來，我們只要知道了引力早就被測量出來，我們只要知道了引力常量常量G G，就能算出地球的質量，就能算出地球的質量MM。測地球質量的方法測地球質量的方法 17891789年，英國物理學家卡文迪許年，英國物理學家卡文迪許在實驗室測出了引力常量，成為在實驗室測出了引力常量，成為“稱稱”出地球質量的第一人。出地球質量

2、的第一人。地表重力加速度：地表重力加速度： g = 9.8m/sg = 9.8m/s2 2地球半徑：地球半徑：R R = 6400km= 6400km引力常量：引力常量：= 6.67= 6.671010-11-11NmNm2 2/kg/kg2 2 得地球質量 M= 6.0= 6.010102424kgkgGgRM2代入算一算算一算馬克馬克 吐溫：吐溫： 科學真是迷人。根據零星科學真是迷人。根據零星的事實，增添一點猜想，竟能的事實，增添一點猜想，竟能贏得那么多的收獲！贏得那么多的收獲！再增添一點猜想： 還有別的辦法測量地球還有別的辦法測量地球的質量嗎？的質量嗎？一、測算天體的質量一、測算天體的質

3、量 根據圍繞地球的衛(wèi)星的運動情況，求根據圍繞地球的衛(wèi)星的運動情況，求出衛(wèi)星的向心加速度而出衛(wèi)星的向心加速度而向心力是由萬有向心力是由萬有引力提供的引力提供的 這樣，利用萬有引力定律和圓周運動這樣，利用萬有引力定律和圓周運動的知識，可列出方程，導出計算中心體地的知識，可列出方程，導出計算中心體地球的質量的公式球的質量的公式測地球質量的方法測地球質量的方法2： 分析思路分析思路中心中心天體天體繞繞行行天天體體rTmrMmG22242324GTrM 注意：此方法只能求解中心天體的注意：此方法只能求解中心天體的質量，不能求解環(huán)繞天體的質量。質量，不能求解環(huán)繞天體的質量。 神舟五號飛船軌道半徑神舟五號飛

4、船軌道半徑6700km.環(huán)繞環(huán)繞地球繞一圈所花時間為地球繞一圈所花時間為90min.2324GTrM地地球質量 M= 6.0= 6.010102424kgkg 太陽光經太陽光經500s500s到達地球，地球的公到達地球，地球的公轉周期為轉周期為1年，試估算太陽的質量。年，試估算太陽的質量。 （已知（已知=6.67=6.671010-11-11NmNm2 2/kg/kg2 2 ，光，光速速c=3c=310108 8m/sm/s，取一位有效數字），取一位有效數字）測算太陽的質量測算太陽的質量M= 2= 2101030 30 kgkgrTmrmMG2224地地太2324GTrM太例題：例題：未來的某

5、一天，你成了宇航員，搭乘未來的某一天，你成了宇航員，搭乘“英雄英雄”號火星探測器飛近火星，并進入號火星探測器飛近火星，并進入靠近火星表面的圓形軌道將進行預定的考靠近火星表面的圓形軌道將進行預定的考察工作，你能不能僅用一只表通過測定時察工作，你能不能僅用一只表通過測定時間來測定火星的密度？說明理由及推導間來測定火星的密度？說明理由及推導過程過程. . 貼近火星飛行時貼近火星飛行時， 星Rr 火星的平均密度為火星的平均密度為：334星RMVM聯立上面三式聯立上面三式得：23GT 解析：航天器繞星球飛行，萬有引力解析：航天器繞星球飛行，萬有引力提供向心力，所以提供向心力，所以 rTmrMmG22)2

6、(二、發(fā)現未知天體二、發(fā)現未知天體( (閱讀閱讀) )問題1:應用萬有引力定律除可以計算天體的 質量外,還可以在天文學上有什么作用?問題2:應用萬有引力定律發(fā)現了哪些行星?問題3:人們是怎樣應用萬有引力定律來發(fā)現 未知天體的?二、發(fā)現未知天體二、發(fā)現未知天體 、“筆尖下發(fā)現的行星筆尖下發(fā)現的行星” 海王星的發(fā)海王星的發(fā)現現 英國劍橋大學的學生，英國劍橋大學的學生，23歲的亞當斯發(fā)現根歲的亞當斯發(fā)現根據萬有引力定律計算得出的天王星軌道與它的真據萬有引力定律計算得出的天王星軌道與它的真實軌道總有偏差，預言了新行星的存在。并計算實軌道總有偏差，預言了新行星的存在。并計算出了新行星的軌道。出了新行星的

7、軌道。同年，法國的勒維列也算出了同樣的結果，同年，法國的勒維列也算出了同樣的結果，并把預言的結果寄給了柏林天文學家加勒并把預言的結果寄給了柏林天文學家加勒 加勒加勒把望遠鏡對準把望遠鏡對準勒維列預言勒維列預言的位置，果然的位置，果然發(fā)現有一顆新的行星發(fā)現有一顆新的行星就是海王星就是海王星.海王星海王星海王星地貌海王星地貌、冥王星的發(fā)現冥王星的發(fā)現 海王星發(fā)現之后，人們發(fā)現它的軌道海王星發(fā)現之后，人們發(fā)現它的軌道也與理論計算的不一致于是幾位學者用也與理論計算的不一致于是幾位學者用亞當斯和勒維列的方法預言另一顆新行星亞當斯和勒維列的方法預言另一顆新行星的存在的存在在預言提出之后，在預言提出之后，19301930年，湯博（年，湯博（Tom Tom baughbaugh）發(fā)現了這顆行星發(fā)現了這顆行星冥王星冥冥王星冥王星的實際觀測軌道與理論計算的一致，王星的實際觀測軌道與理論計算的一致，所以人們確認，冥王星是太陽系最外一顆所以人們確認，冥王星是太陽系最外一顆行星了行星