萬(wàn)有引力理論的成就-教學(xué)比賽獲獎(jiǎng)

第六章萬(wàn)有引力與航天4萬(wàn)有引力理論的成就莊子曰：“天地有大美而不言,四時(shí)有明法而不議,萬(wàn)物有成理而不說(shuō)。”

科學(xué)真是迷人。根據(jù)零星的事實(shí)，增加一點(diǎn)猜測(cè)，竟能贏得那么多的收獲！——馬克·吐溫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?成就之一計(jì)算未知天體的質(zhì)量成就之一計(jì)算未知天體的質(zhì)量當(dāng)時(shí)：地球的半徑R地球外表重力加速度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(guò)萬(wàn)有引力定律來(lái)“稱量”?物體在天體(如地球)外表時(shí)受到的重力近似等于萬(wàn)有引力成就之一計(jì)算未知天體的質(zhì)量地球的質(zhì)量到底有多大?:地球外表g=9.8m/s2，地球半徑R=6400km，引力常量G=6.67×10-11Nm2/kg2。請(qǐng)你根據(jù)這些數(shù)據(jù)計(jì)算地球的質(zhì)量。成就之一計(jì)算未知天體的質(zhì)量M=6.0×1024kg應(yīng)用萬(wàn)有引力定律求解天體的質(zhì)量根本思路是什么？行星繞太陽(yáng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力是由他們之間的萬(wàn)有引力提供的，由此可以列出方程，從中解出太陽(yáng)的質(zhì)量。成就之一計(jì)算未知天體的質(zhì)量1.天體實(shí)際做什么運(yùn)動(dòng)？而我們通常認(rèn)為做什么運(yùn)動(dòng)？2.描述勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物理量有哪些？3.根據(jù)環(huán)繞天體的運(yùn)動(dòng)情況求解向心加速度有幾種求法？計(jì)算太陽(yáng)的質(zhì)量

以地球圍繞太陽(yáng)旋轉(zhuǎn)為例：設(shè)太陽(yáng)質(zhì)量為M,地球質(zhì)量為m,地球與太陽(yáng)間的距離為r,地球公轉(zhuǎn)的角速度為w,地球公轉(zhuǎn)的線速度為v,地球公轉(zhuǎn)的周期為T.地球圍繞太陽(yáng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)計(jì)算太陽(yáng)的質(zhì)量

地球公轉(zhuǎn)的線速度v或角速度ω及其軌道半徑r，能不能求出太陽(yáng)的質(zhì)量？

F引=Fn計(jì)算太陽(yáng)的質(zhì)量地球的公轉(zhuǎn)周期T、軌道半徑r，能不能由此求出太陽(yáng)的質(zhì)量M？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?。。=2.0×1030kg思考：不同行星與太陽(yáng)的距離r和繞太陽(yáng)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(lái)的太陽(yáng)質(zhì)量必須是一樣的！上面這個(gè)公式能保證這一點(diǎn)嗎？?jī)蓷l根本思路1、重力等于萬(wàn)有引力2、萬(wàn)有引力提供向心力計(jì)算天體質(zhì)量的兩條根本思路請(qǐng)閱讀課本“發(fā)現(xiàn)未知天體”，回到如下問(wèn)題：?jiǎn)栴}1：筆尖下發(fā)現(xiàn)的行星是哪一顆行星？問(wèn)題2：人們用類似的方法又發(fā)現(xiàn)了哪顆星？二、發(fā)現(xiàn)未知天體背景：1781年由英國(guó)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(wàn)有引力定律推測(cè)的結(jié)果有一些誤差……

成就之二、發(fā)現(xiàn)未知天體

海王星的軌道由英國(guó)的劍橋大學(xué)的學(xué)生亞當(dāng)斯和法國(guó)年輕的天文愛(ài)好者勒維耶各自獨(dú)立計(jì)算出來(lái)。1846年9月23日晚，由德國(guó)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”。海王星成就之二、發(fā)現(xiàn)未知天體

當(dāng)時(shí)有兩個(gè)青年——英國(guó)的亞當(dāng)斯和法國(guó)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(shuō)和牛頓力學(xué)得到了最好的證明?？茖W(xué)史上的一段佳話成就之二、發(fā)現(xiàn)未知天體理論軌道實(shí)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(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．成就之二、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(shuō)：“沒(méi)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(shù)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(guó)……”成就之二、發(fā)現(xiàn)未知天體成就之三、理論上解釋了潮汐現(xiàn)象

八月十八潮，壯觀天下無(wú)?！K軾成就之四人類歷史上第一次最偉大的飛躍將“天上”的力與“人間”的力統(tǒng)一了起來(lái)——推廣到宇宙萬(wàn)物都普遍遵循的法那么使當(dāng)時(shí)的社會(huì)形成了科學(xué)之風(fēng)——人人都以學(xué)習(xí)牛頓引力理論為時(shí)尚練習(xí)：1.利用以下哪組數(shù)據(jù)可以計(jì)算出地球的質(zhì)量〔〕A.地球半徑R和地球外表的重力加速度gB.衛(wèi)星繞地球運(yùn)動(dòng)的軌道半徑r和周期TC.衛(wèi)星繞地