7.3 萬有引力理論的成就課件高一物理人教版2019必修第二冊27

§3萬有引力理論的成就高一物理（人教版2019）必修第二冊第七章

萬有引力與宇宙航行思考與討論：

在初中，我們已經(jīng)知道物體的質(zhì)量可以用天平來測量，生活中物體的質(zhì)量常用電子秤或臺秤來稱量。對與地球，我們怎樣“稱量”它的質(zhì)量呢？新課引入一、“稱量”地球的質(zhì)量1.與地球保持相對靜止的在地面上的物體，若考慮地球自轉(zhuǎn)的影響FwFN從地球外看，由牛頓第二定律得：在地面上看，物體靜止則有：由以上兩式可得：ω可以看出：新課講授1.與地球保持相對靜止的在地面上的物體，若考慮地球自轉(zhuǎn)的影響FwFN從地球外看，由牛頓第二定律得：在地面上看，物體靜止則有：由以上兩式可得：ω由此可以看出，物體的重力隨緯度的升高而增大。由于物體的質(zhì)量是不變的，所以可以得出地球上的重力加速度隨緯度的升高而增大。一、“稱量”地球的質(zhì)量新課講授FwGF向1.與地球保持相對靜止的在地面上的物體，若考慮地球自轉(zhuǎn)的影響重力是萬有引力的一個分力，方向是豎直向下，不是指向地心的。新課講授2.靜止在地面上的物體，若不考慮地球自轉(zhuǎn)的影響阿基米德在研究杠桿原理后，曾經(jīng)說過一句名言:

“給我一個支點，我可以撬動地球?！?/p>

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？那我們又可以怎樣估算巨大的地球的質(zhì)量呢?新課講授若不考慮地球自轉(zhuǎn)的影響，地面上物體的重力等于地球?qū)λ囊Α?/p>

M＝其中g(shù)、R在卡文迪許之前已經(jīng)知道，而卡文迪許測出G后，就意味著我們也測出了地球的質(zhì)量?？ㄎ牡显S把他自己的實驗說成是“稱量地球的重量”是不無道理的。一、“稱量”地球的質(zhì)量新課講授

如果不知道地球表面的重力加速度，你還能用其他的方法估算出地球的質(zhì)量嗎？新課講授環(huán)繞天體圍繞中心天體作圓周運動，向心力由中心天體對環(huán)繞天體的萬有引力來提供rMmF二、計算天體的質(zhì)量新課講授總結(jié)推廣求解思路：環(huán)繞天體的向心力由中心天體對其萬有引力獨家提供具體方法：提醒注意：

此種方法估算的是中心天體的質(zhì)量，而非是環(huán)繞天體的質(zhì)量。中心天體M

環(huán)繞天體m思考與討論：新課講授（1）已知太陽與地球間的平均距離約為1.5×1011m，你能估算太陽的質(zhì)量嗎？換用其他行星的相關(guān)數(shù)據(jù)進行估算，結(jié)果會相近嗎？為什么？（2）你是否有方法估算月球的質(zhì)量呢？當你估算出中心天體的質(zhì)量后，是否可以估算出中心天體的球體密度？如何來估算？（1）已知球體體積公式為：（2）密度公式為：新課講授三、發(fā)現(xiàn)未知天體

到了18世紀，人們已經(jīng)知道太陽系有7顆行星，其中1781年發(fā)現(xiàn)的第七顆行星——天王星的運動軌道有些“古怪”：根據(jù)萬有引力定律計算出來的軌道與實際觀測的結(jié)果總有一些偏差。新課講授三、發(fā)現(xiàn)未知天體新課講授

是天文觀測數(shù)據(jù)不準確？

是萬有引力定律的準確性有問題？

還是天王星軌道外面還有一顆未發(fā)現(xiàn)的行星？三、發(fā)現(xiàn)未知天體新課講授1845年亞當斯經(jīng)過艱辛的計算得出未知行星質(zhì)量約為天王星的3倍，運動軌道是半長軸為38.4天文單位的橢圓,并預(yù)言了未知行星1845年10月1日在天空中出現(xiàn)的位置.

亞當斯將結(jié)果寄給格林威治天文臺臺長艾里,但未引起重視，錯失了發(fā)現(xiàn)海王星的機會。

英國天文學(xué)家亞當斯(1819－1892)三、發(fā)現(xiàn)未知天體新課講授

1846年9月，勒維耶根據(jù)觀測資料獨立計算得到了未知天體的位置,公開發(fā)表。(計算稿紙量超過10000頁) 勒維耶四處奔走，希望各大天文臺能夠進行觀測，發(fā)現(xiàn)新行星.他們對勒維耶的計算大加贊賞，但卻不愿意用望遠鏡觀測搜索。

法國天文學(xué)家勒維耶(1811-1877)三、發(fā)現(xiàn)未知天體新課講授

1846年9月18日,勒維耶給伽勒寫了一封信，希望伽勒幫助尋找新行星。 9月23日,得到柏林天文臺臺長恩克允許后，伽勒和達雷斯特就在離勒維耶預(yù)言的位置不到1°的地方，發(fā)現(xiàn)了一顆新的行星——海王星。9月25日，伽勒寫信向勒維耶報告了發(fā)現(xiàn)新行星的消息。

德國天文學(xué)家伽勒(1812–1910)新課講授三、發(fā)現(xiàn)未知天體筆尖下發(fā)現(xiàn)的行星：海王星四、預(yù)言哈雷彗星回顧

英國天文學(xué)家哈雷挑選24顆彗星，依據(jù)萬有引力定律，用一年時間計算了它們的軌道。發(fā)現(xiàn)1531年、1607年和1682年出現(xiàn)的這三顆彗星軌道看起來如出一轍，他大膽預(yù)言，這三次出現(xiàn)的彗星是同一顆星（圖7.3-3），周期約為76年，并預(yù)言它將于1758年底或1759年初再次回歸。1759年3月這顆彗星如期通過了近日點，它最近一次回歸是1986年，它的下次回歸將在2061年左右。新課講授1．有關(guān)重力和萬有引力的下列說法中正確的是（）A．重力就是地球?qū)ξ矬w的萬有引力B．若考慮地球自轉(zhuǎn)影響，同一物體在地球兩極受到的重力最小在赤道受到的重力最大C．靜止在地球赤道上的物體，所受重力與支持力為一對平衡力D．靜止在北京地面上的物體，所受萬有引力和地面對物體作用力的合力充當物體隨地球自轉(zhuǎn)的向心力CD課堂練習(xí)【答案】CD【詳解】A．若考慮地球自轉(zhuǎn)的影響，萬有引力的一個分力等于重力，另一個分力提供向心力，故A錯誤；B．若考慮地球自轉(zhuǎn)的影響，同一物體在地球兩極受到的重力最大，在赤道受到的重力最小，故B錯誤；C．靜止在地球