萬有引力理論的成就

第一頁，共二十四頁，2022年，8月28日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=6.67×10－11

N·m2/kg23、條件:

質(zhì)點或均質(zhì)球體4、理解:普遍性、相互性、宏觀性、特殊性m2m1FFr第二頁，共二十四頁，2022年，8月28日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”第三頁，共二十四頁，2022年，8月28日“稱量地球的質(zhì)量”當時已知：

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”?第四頁，共二十四頁，2022年，8月28日物體在天體(如地球)表面時受到的重力近似等于萬有引力“稱量地球的質(zhì)量”第五頁，共二十四頁，2022年，8月28日

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”第六頁，共二十四頁，2022年，8月28日RMGθmωrFnF引“稱量地球的質(zhì)量”物體在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

4π2T

2結(jié)論：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)的影響第七頁，共二十四頁，2022年，8月28日

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=6.67×10-11Nm2/kg2。請你根據(jù)這些數(shù)據(jù)計算地球的質(zhì)量?！胺Q量地球的質(zhì)量”M=6.0×1024kg第八頁，共二十四頁，2022年，8月28日1、物體在天體表面時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)量的兩條基本思路第九頁，共二十四頁，2022年，8月28日計算太陽的質(zhì)量測出某行星的公轉(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=2.0×1030kg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？第十頁，共二十四頁，2022年，8月28日計算中心天體的質(zhì)量已知:地球半徑：R=6400×103m

月亮周期：T=27.3天≈2.36×106s

月亮軌道半徑:r≈60R，求：地球的質(zhì)量M？

F引=Fn第十一頁，共二十四頁，2022年，8月28日計算中心天體的質(zhì)量知道環(huán)繞體的線速度v或角速度ω及其軌道半徑r，能不能求出中心天體的質(zhì)量？

F引=Fn第十二頁，共二十四頁，2022年，8月28日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)量的兩條基本思路只能求出中心天體的質(zhì)量?。?！第十三頁，共二十四頁，2022年，8月28日二、天體密度的計算MVr=第十四頁，共二十四頁，2022年，8月28日當r≈R時二、天體密度的計算MVr=第十五頁，共二十四頁，2022年，8月28日請閱讀課本“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)未知天體第十六頁，共二十四頁，2022年，8月28日背景：

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)未知天體第十七頁，共二十四頁，2022年，8月28日

海王星的軌道由英國的劍橋大學(xué)的學(xué)生亞當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)未知天體第十八頁，共二十四頁，2022年，8月28日

當時有兩個青年——英國的亞當斯和法國的勒威耶在互不知曉的情況下分別進行了整整兩年的工作。1845年亞當斯先算出結(jié)果，但格林尼治天文臺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。柏林天文臺的伽勒于1846年9月23日晚就進行了搜索，并且在離勒威耶預(yù)報位置不遠的地方發(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?？茖W(xué)史上的一段佳話三、發(fā)現(xiàn)未知天體第十九頁，共二十四頁，2022年，8月28日理論軌道實際軌道

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)未知天體第二十頁，共二十四頁，2022年，8月28日諾貝爾物理學(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)未知天體第二十一頁，共二十四頁，2022年，8月28日課堂小結(jié)兩條基本思