7.3萬有引力理論的成就課件高一下學期物理人教版3

第七章

萬有引力與宇宙航行7.3萬有引力理論的成就如何稱量物體的質量？如果忽略地球自轉的影響，地球上不同位置的物體所受重力如何？地點緯度g()赤道0°9.780廣州23°06'9.788武漢30°33'9.794上海31°12'9.794東京35°43'9.798北京39°56'9.801紐約40°40'9.803莫斯科55°45'9.816北極90°9.832阿基米德曾說過：“給我一個支點，我就能撬起整個地球?！蹦敲慈绻o你一個足夠長的杠桿或足夠大的天平你是否就可以稱量地球的質量了呢？不可以。對于地球，我們怎樣“稱量”它的質量呢？“稱量”地球的質量有了萬有引力定律，我們就能“稱量”地球的質量!“稱量”地球的質量時，我們應選擇哪個物體作為研究對象?運用哪些物理規(guī)律?需要忽略的次要因素是什么?

計算天體的質量能用“稱量”地球質量的方法“稱量”太陽嗎?怎樣才能得到太陽的質量?行星繞太陽做勻速圓周運動，向心力是由它們之間的萬有引力提供的，由此可以依據萬有引力定律和牛頓第二定律列出方程，從中解出太陽的質量。

由此式可得測出行星的公轉周期T和它與太陽的距離r，就可以算出太陽的質量。思考與討論：已知太陽與地球間的平均距離約為1.5×1011m，你能估算太陽的質量嗎?換用其他行星的相關數據進行估算，結果會相近嗎?為什么?

如果已知衛(wèi)星繞行星運動的周期和衛(wèi)星與行星之間的距離，也可以算出行星的質量。目前，觀測人造地球衛(wèi)星的運動，是測量地球質量的重要方法之一。同樣的道理，要得到木星的質量(圖7.3-1)，可以選擇對木星的衛(wèi)星進行測量，只要測得一顆衛(wèi)星的軌道半徑和周期，就可計算木星的質量。月球雖然沒有天然的衛(wèi)星，但人類發(fā)射的航天器會環(huán)繞月球運行，只要測得航天器繞月運行的軌道半徑和周期就可計算月球的質量。發(fā)現未知天體到了18世紀，人們已經知道太陽系有7顆行星，其中1781年發(fā)現的第七顆行星——天王星的運動軌道有些“古怪”:根據萬有引力定律計算出來的軌道與實際觀測的結果總有一些偏差。是天文觀測數據不準確?是萬有引力定律的準確性有問題?是天王星軌道外面還有一顆未發(fā)現的行星?英國劍橋大學的學生亞當斯和法國年輕的天文學家勒維耶相信未知行星的存在。他們根據天王星的觀測資料各自獨立地利用萬有引力定律計算出這顆“新”行星的軌道。海王星的發(fā)現過程充分顯示了理論對于實踐的巨大指導作用，所用的“計算、預測和觀察”的方法指導人們尋找新的天體但是因為距離遙遠，太陽的光芒到達那里已經十分微弱了，在地球附近很難看出究竟。盡管如此，黑暗寒冷的太陽系邊緣依然牽動著人們的心，探索工作從來沒有停止過。預言哈雷彗星回歸彗星在牛頓之前，彗星被看作是一種神秘的現象。英國天文學家哈雷從1337年到1698年的基星記錄中挑選了24顆彗星，依據萬有引力定律，用一年時間計算了它們的軌道發(fā)現1531年、1607年和1682年出現的這三顆彗星軌道看起來如出一轍，他大膽預言，這三次出現的彗星是同一顆星(圖7.3-3)、周期約為76年，并預言它將于1758年底或1759年初再次回歸。1759年3月這顆些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。海王星的發(fā)現和哈雷些星的“按時回歸”確立了萬有引力定律的地位，也成為科學史上的美談。學以致用-練習鞏固1．隨著太空技術的飛速發(fā)展，人類登陸其它星球成為可能。假設未來的某一天，宇航員登上某一星球后，測得該星球質量是地球質量的8倍，而該星球的平均密度與地球的相等，則該星球表面的重力加速度是地球表面重力加速度的（）A．0.5倍B．2倍C．4倍D．8倍B2.如圖所示，a、b、c是地球大氣層外圈圓形軌道上運動的三顆衛(wèi)星，a和b質量相等，且小于c的質量，則(

)A．b所需向心力最小B．b、c的周期相同且大于a的周期C．b、c的向心加速度大小相等，且大于a的向心加速度D．b、c的線速度大小相等，且小于a的線速度ABC3.天文學家已經測出月球表面的加速度g、月球的半徑R和月球繞地球運轉的周期T等數據，根據萬有引力定律就可以“稱量”月球的質量了。已知引力常量G，用M表示月球的質量。關于月球質量，下列正確的是A4.(多選)萬有引力理論不僅能夠解釋已知的事實，更重要的是能夠預言未知的現象。下列說法正確的是A.卡文