人教高一物理必修二課件6.4萬有引力理論的成就共19

1、第六章 萬有引力與航天,6.4萬有引力理論的成就,阿基米德在研究杠桿原理后，曾經說過一句什么名言？,“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量呢?,那給我們一個杠桿(天平)是否就可以稱量地球的質量了呢？,答案:不能,測量巨大的天體質量顯然只能采用間接的方法.,卡文迪許在實驗室稱量出了地球的質量！,卡文迪許是如何“稱量”地球的質量的呢?,能否通過萬有引力定律來“稱量”呢?,思考,探究一 如何測量地球質量,時代背景,當時已知地球的半徑R，地球表面重力加速度g及卡文迪許已測出的引力常量G,1.若不考慮地球自轉的影響，地面上的物體的重力等于地球對它的引力。,由于g、R在卡文迪

2、許之前已經知道，而卡文迪許測出G后，就意味著也測出了地球的質量。,卡文迪許被稱為“第一個稱量地球質量的人”！,2.關系式：,探究一 如何測量地球質量,3.地球的質量到底有多大? 已知:地球表面g=9.8m/s2，地球半徑R=6400km，引力常量G=6.6710-11N.m2/kg2 請你根據這些數據計算地球的質量（保留一位小數）,M=6.01024kg,探究一 如何測量地球質量,思考:太陽是一個火熱的球體，我們無法得知其上的重力加速度，那如何來求太陽的質量呢？,探究二 如何測量太陽的質量,從以下幾個方面去考慮： （1）地球公轉實際軌道是什么形狀？,圓軌道做勻速圓周運動,橢圓,為了解決問題的方

3、便，我們通?？梢哉J為地球在繞怎樣的軌道做什么運動？,探究二 如何測量太陽的質量,（2）地球作圓周運動的向心力是由誰來提供的？,公轉周期,太陽對地球的引力，即F引=F向,已知地球繞太陽公轉的哪個物理量?,探究二 如何測量太陽的質量,（3）動力學方程萬有引力充當向心力,明確式中各符號所代表的物理量： r代表 T代表,公轉半徑,公轉周期,從而求出太陽的質量,F引=F向 即,探究二 如何測量太陽的質量,（4）思考 測量太陽的質量，是否需要知道行星的質量？,不需要,相同,不同的行星r和T各不相同，但計算出來的太陽質量是否一定相同呢？,探究二 如何測量太陽的質量,例題1.為了研究太陽演化進程，需知道太陽的

4、質量M.已知地球的半徑 R6.4106 m，地球的質量 m61024 kg，日地中心的距離 r1.51011 m，地球表面的重力加速度 g10m/s2，1年約為 3.2107 s，試估算目前太陽的質量M.（引力常數未知),解：由萬有引力定律和動力學知識得,對地球表面的物體m，有,聯(lián)立兩式得,代入數據得,同樣的道理，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，觀測人造衛(wèi)星的運動，是測量地球質量的重要方法之一。,根據前面的探究，請同學們歸納總結計算天體的質量的基本思路。,總結計算天體質量的方法,總結計算天體質量的方法,法一：利用天體表面物體的重力等于萬有引力,需

5、知天體的R，和其表面的g,法二：利用天體的衛(wèi)星，所受萬有引力提供向心力,需知衛(wèi)星的r、T,已知下列哪些數據，可以計算出地球質量：（ ） A地球繞太陽運動的周期及地球離太陽的距離 B月球繞地球運行的周期及月球繞地球轉的軌道半徑 C人造地球衛(wèi)星在地面附近繞行的速度和運行周期 D若不考慮地球自轉，已知地球半徑和重力加速度,BCD,練習,背景：1781年由英國物理學家威廉赫歇爾發(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,1、海王星的發(fā)現,發(fā)現未知天體,海王星的軌道由英國的劍橋大學的學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言的位置附近發(fā)現了這顆行星,人們稱其為“筆尖下發(fā)現的行星” 。,發(fā)現未知天體,背景：海王星發(fā)現之后，經過一段時間的觀測研究，天文學家們認為，就算把海王星施加給天王星的影響考慮進去，還是不能完全使天王星的計算位置與觀測結果相符。不但如