万有引力理论成就课件[人教版].ppt

4、万有引力理论的成就、万有引力理论的成就卡文迪许卡文迪许卡文迪许卡文迪许-称量地球质量的人称量地球质量的人称量地球质量的人称量地球质量的人南京市第十三中学南京市第十三中学南京市第十三中学南京市第十三中学 戴怀安戴怀安戴怀安戴怀安一、天体质量的计算一、天体质量的计算探究问题一、探究问题一、如果要知道地球的质量，应该知道哪些条件？如果要知道地球的质量，应该知道哪些条件？方法方法1、选定一颗绕地球转动的卫星，测定卫、选定一颗绕地球转动的卫星，测定卫星的星的轨道半径和周期轨道半径和周期。方法方法2、若已知月球绕地球做匀速圆周运动的、若已知月球绕地球做匀速圆周运动的的半径的半径r和月球运行的线速度和月球运行的线速度v。方法方法方法方法3 3：若不考虑地球自转的影响若不考虑地球自转的影响若不考虑地球自转的影响若不考虑地球自转的影响，地面上质量为，地面上质量为，地面上质量为，地面上质量为mm的的的的物体所受的重力物体所受的重力物体所受的重力物体所受的重力mgmg等于地球对物体的引力，即：等于地球对物体的引力，即：等于地球对物体的引力，即：等于地球对物体的引力，即：马克吐温满怀激情地说马克吐温满怀激情地说马克吐温满怀激情地说马克吐温满怀激情地说“科学真是迷人科学真是迷人科学真是迷人科学真是迷人”思考：思考：思考：思考：根据所学的知识你能解释为什么可以不考虑地根据所学的知识你能解释为什么可以不考虑地根据所学的知识你能解释为什么可以不考虑地根据所学的知识你能解释为什么可以不考虑地球自转的影响？球自转的影响？球自转的影响？球自转的影响？R RMMGG mm r rF F向向向向F F引引引引结论：向心力远小于重力，万有引力大小近似等于重结论：向心力远小于重力，万有引力大小近似等于重结论：向心力远小于重力，万有引力大小近似等于重结论：向心力远小于重力，万有引力大小近似等于重力。因此不考虑（忽略）地球自转的影响。力。因此不考虑（忽略）地球自转的影响。力。因此不考虑（忽略）地球自转的影响。力。因此不考虑（忽略）地球自转的影响。mgF向心向心FO 引力引力F的一个分力是物体需要的向心力，另的一个分力是物体需要的向心力，另一个分力是物体的重量。一般粗略计算中认为一个分力是物体的重量。一般粗略计算中认为引力等于重量，引力等于重量，g和物体重量的变化可以忽略和物体重量的变化可以忽略不计。不计。总结：如何知道一个未知天体的质量？总结：如何知道一个未知天体的质量？方法点拨：了解绕着这个天体做匀速圆周运动的方法点拨：了解绕着这个天体做匀速圆周运动的方法点拨：了解绕着这个天体做匀速圆周运动的方法点拨：了解绕着这个天体做匀速圆周运动的星体一些信息。星体一些信息。星体一些信息。星体一些信息。方法方法方法方法1 1：线速度、轨道半径：线速度、轨道半径：线速度、轨道半径：线速度、轨道半径方法方法方法方法2 2：轨道半径、公转周期：轨道半径、公转周期：轨道半径、公转周期：轨道半径、公转周期方法方法方法方法3 3：天体的半径、天体表面的加速度：天体的半径、天体表面的加速度：天体的半径、天体表面的加速度：天体的半径、天体表面的加速度探究问题三、测量太阳的质量探究问题三、测量太阳的质量见见 课课 本本 39 页页三、计算天体的密度三、计算天体的密度方法方法1、利用天体表面的重力加速度来求天体的自身、利用天体表面的重力加速度来求天体的自身密度密度设天体表面的重力加速度为设天体表面的重力加速度为g，天体的，天体的半径为半径为R。方法方法2、利用天体的卫星来求天体的密度、利用天体的卫星来求天体的密度设卫星绕天体运动的轨道半径为设卫星绕天体运动的轨道半径为r，周，周期为期为T，天体的半径为，天体的半径为R。请阅读课本请阅读课本请阅读课本请阅读课本“发现未知天体发现未知天体发现未知天体发现未知天体”，回到如下问，回到如下问，回到如下问，回到如下问题：题：题：题：问题问题问题问题1 1：笔尖下发现的行星是：笔尖下发现的行星是：笔尖下发现的行星是：笔尖下发现的行星是哪一颗行星？哪一颗行星？哪一颗行星？哪一颗行星？问题问题问题问题2 2：人们用类似的方法又：人们用类似的方法又：人们用类似的方法又：人们用类似的方法又发现了哪颗行星？发现了哪颗行星？发现了哪颗行星？发现了哪颗行星？四、发现未知天体四、发现未知天体四、发现未知天体四、发现未知天体 当时有两个青年当时有两个青年当时有两个青年当时有两个青年-英国的亚当斯英国的亚当斯英国的亚当斯英国的亚当斯(Adams(Adams）和法国的勒威耶）和法国的勒威耶）和法国的勒威耶）和法国的勒威耶（Le VerrierLe Verrier）在互不知晓的情况下分别进行了整整两年的工）在互不知晓的情况下分别进行了整整两年的工）在互不知晓的情况下分别进行了整整两年的工）在互不知晓的情况下分别进行了整整两年的工作。作。作。作。18451845年亚当斯先算出结果，但格林尼治天文台却把他的论年亚当斯先算出结果，但格林尼治天文台却把他的论年亚当斯先算出结果，但格林尼治天文台却把他的论年亚当斯先算出结果，但格林尼治天文台却把他的论文束之高阁。文束之高阁。文束之高阁。文束之高阁。18461846年年年年9 9月月月月1818日，勒威耶把结果寄到了柏林，却日，勒威耶把结果寄到了柏林，却日，勒威耶把结果寄到了柏林，却日，勒威耶把结果寄到了柏林，却受到了重视。柏林天文台的伽勒（受到了重视。柏林天文台的伽勒（受到了重视。柏林天文台的伽勒（受到了重视。柏林天文台的伽勒（J.G.GalleJ.G.Galle）于第二晚就进行）于第二晚就进行）于第二晚就进行）于第二晚就进行了搜索，并且在离勒威耶预报位置不远的地方发现了这颗新行了搜索，并且在离勒威耶预报位置不远的地方发现了这颗新行了搜索，并且在离勒威耶预报位置不远的地方发现了这颗新行了搜索，并且在离勒威耶预报位置不远的地方发现了这颗新行星。星。星。星。海王星的发现使哥白尼学说和牛顿力学得到了最好的证海王星的发现使哥白尼学说和牛顿力学得到了最好的证海王星的发现使哥白尼学说和牛顿力学得到了最好的证海王星的发现使哥白尼学说和牛顿力学得到了最好的证明。明。明。明。科学史上的一段佳话科学史上的一段佳话科学史上的一段佳话科学史上的一段佳话 已知下列哪组数据，可以计算出地球的质量已知下列哪组数据，可以计算出地球的质量M。A、地球绕太阳运行的周期地球绕太阳运行的周期T地地及地球距离太阳中心的及地球距离太阳中心的距离距离R地日地日B、月球绕地球运行的周期月球绕地球运行的周期T月月及月球离地球中心的距及月球离地球中心的距离离R月地月地C、人造地球卫星在地面附近绕行时的速度人造地球卫星在地面附近绕行时的速度v和运行周和运行周期期T卫卫D、若不考虑地球的自转，已知地球的半径及重力加速若不考虑地球的自转，已知地球的半径及重力加速度度 设地球的质量为设地球的质量为M，赤道半径赤道半径R，自转周期自转周期T，则地球赤道上质量为则地球赤道上质量为m的物体所受重力的大的物体所受重力的大小为？（式中小为？（式中G为万有引力恒量）为万有引力恒量）GMm/R2-4 2mR/T2