万有引力的成就.pptx

1.了解应用万有引力定律解决问 题的基本思路.3.会根据条件计算天体的密度.2.掌握两种算天体质量的方法.4.会比较两个行星个物理量的大小.5.了解发现未知天体的基本思路.一、万有引力定律的基本知识一、万有引力定律的基本知识1 1、定律的发现、定律的发现2 2、定律的内容、定律的内容122m mFGr万有万有引力引力卡文迪许 测出的。测出的。两质点间的距离牛顿2nmrwF 0Fn引FG 二、万有引力与重力的关系二、万有引力与重力的关系1. 重力重力是万有引力的是万有引力的一个分力一个分力 万有引力万有引力提供物体随地球自转的提供物体随地球自转的向心力向心力和物和物体压紧地球的力体压紧地球的力(重力重力)FGF向a.a.在赤道上，在赤道上，引力、重力、向心力，引力、重力、向心力，方向相同（都指向地心）；方向相同（都指向地心）；再由公式：再由公式： 可知，此处向心力最大，故可知，此处向心力最大，故重力最小重力最小。b.b.在两极，在两极，W=0W=0， ，所以，所以 ，故，故重力最大重力最大。 ）（或2RMGg 2)(hRMmGmg2. .因地球自转的角速度很小，需要的向心力可以忽略。因地球自转的角速度很小，需要的向心力可以忽略。引FG 2RMmGmg 若在空中，则若在空中，则：故离地越高故离地越高, ,重力越小重力越小。）（或2)(hRMGg 1 1、设地球表面的重力加速度为、设地球表面的重力加速度为g,g,物体在距地物体在距地心心4R4R（R R是地球半径）处，由于地球的引力作用是地球半径）处，由于地球的引力作用而产生的重力加速度而产生的重力加速度gg，则，则g/gg/g为（为（ ） A A、1 B1 B、9 C9 C、4 D4 D、1616D课堂练习课堂练习阿基米德在研究杠杆原理后，曾经说过一句什么名言？阿基米德在研究杠杆原理后，曾经说过一句什么名言？ “给我一个支点，给我一个支点，我可以撬动球。我可以撬动球。” 那给我们一个杠杆那给我们一个杠杆(天平天平)是否就可以称量地球的质量是否就可以称量地球的质量了呢？了呢？那我们又是怎么知道巨大的地球的质量呢那我们又是怎么知道巨大的地球的质量呢?答案是答案是:否定的否定的. 地球的质量不可能用地球的质量不可能用天平称量。天平称量。 万有引力定律是否能万有引力定律是否能给予我们提供帮助呢给予我们提供帮助呢?三、三、 “科学真是迷人科学真是迷人”： 重力重力是万有引力的一个分力，当忽略了地球的自转是万有引力的一个分力，当忽略了地球的自转时时,可认为可认为重力重力在数值上就在数值上就等于等于万有引力大小万有引力大小。2RmMGmg M2gRG其中其中地球表面的地球表面的g、地球半径地球半径R，在卡文迪许之在卡文迪许之前已经知道，而卡文迪许测出前已经知道，而卡文迪许测出G后，就意味着我后，就意味着我们也测出了地球的质量。卡文迪许把他自己的实们也测出了地球的质量。卡文迪许把他自己的实验说成是验说成是“称量地球的重量称量地球的重量”是不无道理的。是不无道理的。四、四、 成就一：天体质量的计算成就一：天体质量的计算方法一. 已知天体的球体半径R和球体表面重力加速度g，求天体的质量。基本思路22mgMmGgRMGR1、地球公转实际轨道是什么形状？为了解决问题、地球公转实际轨道是什么形状？为了解决问题的方便，我们通常可以认为地球在绕怎样的轨道做的方便，我们通常可以认为地球在绕怎样的轨道做什么运动？什么运动？思考：思考：分析问题：太阳太阳行星行星a简化简化太阳太阳行星行星r行星作圆周运动的向心力是由太阳对地球的万有引力来提供的行星作圆周运动的向心力是由太阳对地球的万有引力来提供的行星作圆周运动的向心力是由太阳对地球的万有引力来提供的行星作圆周运动的向心力是由太阳对地球的万有引力来提供的2rMmGF 引2nvFmr22MmvGmrr2324rMGTnFF 引rMmF总结推广总结推广中心天体M 环绕天体m求解思路：求解思路： 环绕天体的向心力由中心天体对其万有引力环绕天体的向心力由中心天体对其万有引力独家独家提供提供具体方法：具体方法：rTmrmMG22)2(特点：特点： 须知道环绕天体的运行的须知道环绕天体的运行的r和和T，且与环行天体的质，且与环行天体的质量量m无关。无关。2324GTrM思考思考：如何计算某天体的密度？：如何计算某天体的密度？）（其中3r4VVM3四、四、 成就二：发现未知天体成就二：发现未知天体1. 哈雷彗星：哈雷彗星： 是最著名的彗星，由英国天是最著名的彗星，由英国天文学家哈雷于文学家哈雷于1705年最先算出年最先算出它的轨道而得名，每隔它的轨道而得名，每隔76年回年回归一次。哈雷彗星最近出现的归一次。哈雷彗星最近出现的时间是时间是1986年。年。 中国自公元前中国自公元前613年至年至1910年共有年共有31次记录。次记录。预见并发现未知行星预见并发现未知行星,是万有引力理论威力和价值的最生动例证是万有引力理论威力和价值的最生动例证. 在在1781年发现的第七个行星年发现的第七个行星天王星天王星的运动轨道，总是同根据万有引力定律的运动轨道，总是同根据万有引力定律计算出来的有一定偏离计算出来的有一定偏离.当时有人预测，当时有人预测，肯定在其轨道外还有一颗未发现的新星肯定在其轨道外还有一颗未发现的新星,这就是后来发现的第八大行星这就是后来发现的第八大行星海王星海王星. 海王星的实际轨道由英国剑桥大学海王星的实际轨道由英国剑桥大学的学生亚当斯和法国年轻的天文爱好者的学生亚当斯和法国年轻的天文爱好者勒维耶根据天王星的观测资料各自独立勒维耶根据天王星的观测资料各自独立地利用万有引力定律计算出来的地利用万有引力定律计算出来的.2. 海王星的发现：海王星的发现： 笔尖下发现的笔尖下发现的行星行星-海王星海王星英国的亚当斯和法国的勒维耶英国的亚当斯和法国的勒维耶18461846年年9 9月月2323日晚日晚, ,由由德国的伽勒德国的伽勒在柏在柏林天文台用望远镜林天文台用望远镜在勒维耶预言的位在勒维耶预言的位置附近发现了这颗置附近发现了这颗行星行星海王星海王星柏林天文台柏林天文台海王星地貌海王星地貌 海王星发现之后，海王星发现之后，人们发现它的轨道也与人们发现它的轨道也与理论计算的不一致。于理论计算的不一致。于是是几位学者用亚当斯和几位学者用亚当斯和勒维耶的方法勒维耶的方法预言另一预言另一颗新行星的存在颗新行星的存在 在预言提出之后，在预言提出之后，19301930年，汤博发现了太年，汤博发现了太阳系的后来阳系的后来曾曾被称为第被称为第九大行星的冥王星九大行星的冥王星冥王星和它的卫星冥王星和它的卫星美国宇航局（美国宇航局（NASA）提供的冥王星（上者）与它的卫星的画面）提供的冥王星（上者）与它的卫星的画面 3. 冥王星的发现：冥王星的发现： 尽管冥王星外尽管冥王星外面太阳光已经非常面太阳光已经非常的微弱，但是，黑的微弱，但是，黑暗寒冷的太阳系边暗寒冷的太阳系边缘依然牵动着人们缘依然牵动着人们的心，搜索工作从的心，搜索工作从来没有停止过。来没有停止过。 美国美国2001年发年发射，并于射，并于2006至至2008年访问冥王星年访问冥王星的宇宙飞船的宇宙飞船 20062006年年8 8月月2424日上午国际天文学联合日上午国际天文学联合会召开大会会召开大会。大会。大会规定规定“行星行星”指的是指的是围绕太阳运转、自身引力足以克服其刚围绕太阳运转、自身引力足以克服其刚体力而使天体呈圆球状、并且能够清除体力而使天体呈圆球状、并且能够清除其轨道附近其他物体的天体。符合定义其轨道附近其他物体的天体。符合定义的有水星、金星、地球、火星、木星、的有水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星和海王星，它们都是在土星、天王星和海王星，它们都是在19001900年以前被发现的。而同样具有足够年以前被发现的。而同样具有足够质量、呈圆球形，但不能清除其轨道附质量、呈圆球形，但不能清除其轨道附近其他物体的天体称为近其他物体的天体称为“矮行星矮行星”，冥，冥王星处于在海王星之外，属于太阳系外王星处于在海王星之外，属于太阳系外围的柯伊伯带，此区域一直是太阳系小围的柯伊伯带，此区域一直是太阳系小行星和彗星诞生的地方。冥王星由于其行星和彗星诞生的地方。冥王星由于其轨道与海王星的轨道相交，不符合新的轨道与海王星的轨道相交，不符合新的行星定义，因此被自动降级为行星定义，因此被自动降级为“矮行矮行星星” . . 海王星的发现和海王星的发现和1705年英国天文学家哈雷根据万有引力定年英国天文学家哈雷根据万有引力定律正确预言了哈雷彗星的回归最终确立了万有引力定律的地位，律正确预言了哈雷彗星的回归最终确立了万有引力定律的地位，也成为科学史上的美谈。也成为科学史上的美谈。 诺贝尔物理学奖获得者，物理学家冯诺贝尔物理学奖获得者，物理学家冯劳厄说：劳厄说： “没有任何东西向牛顿引力理论对行星轨道的计算那样，如此有力地树起人们对年轻的物理学的尊敬。从此以后，这门自然科学成了巨大的精神王国 ”课堂练习课堂练习2 2、已知引力常数、已知引力常数G G和下列各组数据，能计算出地球质和下列各组数据，能计算出地球质 量的是量的是( )( ) A. A.地球绕太阳运行的周期及地球离太阳的距离地球绕太阳运行的周期及地球离太阳的距离 B. B.月球绕地球运行的周期及月球离地球的距离月球绕地球运行的周期及月球离地球的距离 C. C.人造地球卫星在地面附近绕行的速度及运行周期人造地球卫星在地面附近绕行的速度及运行周期 D. D.人造地球卫星在地面附近绕行的运行周期人造地球卫星在地面附近绕行的运行周期答案：答案：B.CB.C3 3、下列说法正确的是（、下列说法正确的是（ ） A. A. 天王星是人们由万有引力定律计算其轨道而发现的天王星是人们由万有引力定律计算其轨道而发现的 B. B. 海王星及冥王星是人们依据万有引力定律计算其轨海王星及冥王星是人们依据万有引力定律计算其轨 道而发现的道而发现的 C. C.天王星的运行轨道偏离天王星的运行轨道偏离, ,其原因是由于天王星受到其原因是由于天王星受到 轨道外面的其它行星的引力作用轨道外面的其它行星的引力作用 D. D.以上说法均不正确以上说法均不正确B.CB.C 4 4、某行星的卫星，在靠近行星表面轨道上运行若、某行星的卫星，在靠近行星表面轨道上运行若要计算行星的密度，唯一要测量出的物理量是要计算行星的密度，唯一要测量出的物理量是( )( ) A. A. 行星的半径行星的半径 B. B. 卫星的半径卫星的半径 C. C. 卫星运行的线速度卫星运行的线速度 D. D.卫星运行的周期卫星运行的周期D D小结二 应用万有引力定律还可以发现未知天体一 应用万有引力定律可以计算天体的质量:rTmrmrmvrMmG222224mgrMmG2谢谢您的观看！