萬有引力理論成就(2)

1、第1頁，共28頁，2022年，5月20日，15點13分，星期四知識回顧萬有引力定律1、內(nèi)容： 自然界中任何兩個物體都相互吸引，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：r：質(zhì)點(球心)間的距離引力常量：G=6.671011 Nm2/kg23、條件: 質(zhì)點或均質(zhì)球體m2m1FFr第2頁，共28頁，2022年，5月20日，15點13分，星期四阿基米德在研究杠桿原理后，曾經(jīng)說過一句什么名言？ “給我一個支點，我可以撬動球。” 那我們又是怎么知道巨大的地球的質(zhì)量呢?那給我們一個杠桿(天平)是否就可以稱量地球的質(zhì)量了呢？答案是:否定的.創(chuàng)設(shè)情境第3頁，共28

2、頁，2022年，5月20日，15點13分，星期四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?自主學(xué)習(xí)閱讀課本“科學(xué)真是迷人”思考問題：第4頁，共28頁，2022年，5月20日，15點13分，星期四“稱量地球的質(zhì)量”當(dāng)時已知：地球的半徑R地球表面重力加速度g卡文迪許已測出的引力常量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”?合作探究第5頁，共28頁，2022年，5月20日，15點13分，星期四物體在天體(如地球)表面附近受到的重力近似等于萬有引力“稱量地球的質(zhì)量”問題歸納第6頁，共28頁，2022年，5月20日，15點13分，星期四RMGmrFnF引物體在

3、天體表面時受到的 重力近似等于萬有引力?萬有引力分解為兩個分力：重力:G=mg 和m隨地球自轉(zhuǎn)的向心力Fn:Fn =m r 42T 2結(jié)論：自轉(zhuǎn)向心力遠小于重力 萬有引力近似等于重力 因此不考慮(忽略)地球自轉(zhuǎn)的影響問題歸納第7頁，共28頁，2022年，5月20日，15點13分，星期四 科學(xué)真是迷人。根據(jù)零星的事實，增加一點猜想，竟能贏得那么多的收獲！ 馬克吐溫“稱量地球的質(zhì)量”問題歸納第8頁，共28頁，2022年，5月20日，15點13分，星期四 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=6.671011Nm2/kg2。請你根據(jù)這些數(shù)據(jù)計算

4、地球的質(zhì)量?！胺Q量地球的質(zhì)量”M=6.01024kg問題探究第9頁，共28頁，2022年，5月20日，15點13分，星期四1、物體在天體表面附近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、計算天體質(zhì)量的兩種方法問題歸納第10頁，共28頁，2022年，5月20日，15點13分，星期四一宇航員為測量一星球的質(zhì)量，在該星球表面上做自由落體運動實驗，讓小球在高h處自由下落，經(jīng)時間t落地，已知星球的半徑為r，引力常量G.試求星球的質(zhì)量。 反饋練習(xí)第11頁，共28頁，2022年，5月20日，15點13分，星期四測出了某行星的公轉(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

5、行星的運動看成是 勻速圓周運動 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計算出來的太陽質(zhì)量必須是一樣的！上面這個公式能保證這一點嗎？問題探究第12頁，共28頁，2022年，5月20日，15點13分，星期四計算中心天體的質(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反饋練習(xí)第13頁，共28頁，2022年，5月20日，15點13分，星期四計算中

6、心天體的質(zhì)量知道環(huán)繞天體的線速度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問題歸納第14頁，共28頁，2022年，5月20日，15點13分，星期四2、行星（或衛(wèi)星）做勻速圓周運動所需的萬有引力提供向心力一、計算天體質(zhì)量的兩種方法只能求出中心天體的質(zhì)量！問題歸納第15頁，共28頁，2022年，5月20日，15點13分，星期四二、天體密度的計算MVr=問題歸納第16頁，共28頁，2022年，5月20日，15點13分，星期四當(dāng)rR時二、天體密度的計算MVr=問題歸納第17頁，共28頁，2022年，5月20日，15點13分，星期四請閱讀課本“發(fā)現(xiàn)未知天體”，回答如下問題：問題1：

7、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)未知天體問題歸納第18頁，共28頁，2022年，5月20日，15點13分，星期四背景： 1781年由英國物理學(xué)家威廉赫歇爾發(fā)現(xiàn)了天王星，但人們觀測到的天王星的運行軌跡與萬有引力定律推測的結(jié)果有一些誤差 三、發(fā)現(xiàn)未知天體問題歸納第19頁，共28頁，2022年，5月20日，15點13分，星期四 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立計算出來。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” 。海王星三、發(fā)現(xiàn)未知天體問題歸納第

8、20頁，共28頁，2022年，5月20日，15點13分，星期四理論軌道實際軌道 海王星發(fā)現(xiàn)之后，人們發(fā)現(xiàn)它的軌道也與理論計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)未知天體問題歸納第21頁，共28頁，2022年，5月20日，15點13分，星期四諾貝爾物理學(xué)獎獲得者-物理學(xué)家馮勞厄說： “沒有任何東西像牛頓引力理論對行星軌道的計算那樣，如此有力地樹立起人們對年輕的物理學(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)未知天體問題歸納第22頁，共28頁，2022年，5月20日，15點13分，星

9、期四課堂小結(jié)兩種基本方法1、重力等于萬有引力2、萬有引力提供向心力第23頁，共28頁，2022年，5月20日，15點13分，星期四中心天體M轉(zhuǎn)動天體m軌道半經(jīng)r明確各個物理量天體半經(jīng)R第24頁，共28頁，2022年，5月20日，15點13分，星期四利用下列哪組數(shù)據(jù)可以計算出地球的質(zhì)量 （ ）A. 地球半徑R和地球表面的重力加速度gB. 衛(wèi)星繞地球運動的軌道半徑r和周期TC. 衛(wèi)星繞地球運動的軌道半徑r和角速度D. 衛(wèi)星繞地球運動的線速度V和周期TABCD反饋練習(xí)第25頁，共28頁，2022年，5月20日，15點13分，星期四直擊高考已知引力常量G、月球中心到地球中心的距離r和月球繞地球運行的周期T。僅利用這三個數(shù)據(jù)，可以估算出的物理量有（ ）A.月球的質(zhì)量 B.地球的質(zhì)量C.地球的