万有引力理论的成就PPT课件.pptx

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1、猜 想： 如何测量地球的质量？如何测量地球的质量？第1页/共23页2RmMGmg地GgRM2地 不考虑地球自转的影响一、以上方法称为 近地测量 地面的重力地面的重力加速度加速度g g和地球半径和地球半径R R早就被测量出来，早就被测量出来，我们只要知道了引力常量我们只要知道了引力常量G G，就能算出，就能算出地球的质量地球的质量MM。测地球质量的方法第2页/共23页 17891789年，英国物理学家卡文迪许年，英国物理学家卡文迪许在实验室测出了引力常量，成为在实验室测出了引力常量，成为“称称”出地球质量的第一人。出地球质量的第一人。第3页/共23页地表重力加速度：地表重力加速度： 2 2地球半

2、径：地球半径：R R = 6400km= 6400km引力常量：引力常量：= 6.67= 6.671010-11-11NmNm2 2/kg/kg2 2 得地球质量 M= 6.0= 6.010102424kgkgGgRM2代入算一算算一算第4页/共23页2RmMGmg地黄金代换式的三个妙用:1、求星球表面的重力加速度2、代换GM=gR23、求天体质量M：GgRM22RMGg地第5页/共23页马克马克 吐温：吐温： 科学真是迷人。根据零科学真是迷人。根据零星的事实，增添一点猜想，星的事实，增添一点猜想，竟能赢得那么多的收获！竟能赢得那么多的收获！第6页/共23页再增添一点猜想： 还有别的办法测量地

3、还有别的办法测量地球的质量吗？球的质量吗？第7页/共23页一、测算天体的质量 根据围绕地球的卫星的运动情况，根据围绕地球的卫星的运动情况，求求出卫星的向心加速度而出卫星的向心加速度而向心力是由万向心力是由万有有引力提供的引力提供的 这样，利用万有引力定律和圆周运这样，利用万有引力定律和圆周运动动的知识，可列出方程，导出计算中心体的知识，可列出方程，导出计算中心体地地球的质量的公式球的质量的公式测地球质量的方法2： 分析思路第8页/共23页中心天体绕行天体rTmrMmG22242324GTrM 注意：此方法称为注意：此方法称为高空测量高空测量,只能求解只能求解中心天体的质量，不能求解环绕天体的中

4、心天体的质量，不能求解环绕天体的质量。质量。第9页/共23页第10页/共23页 神舟五号飞船轨道半径神舟五号飞船轨道半径6700km.环环绕地球绕一圈所花时间为绕地球绕一圈所花时间为90min.2324GTrM地地球质量 M= 6.0= 6.010102424kgkg第11页/共23页 太阳光经太阳光经500s500s到达地球，地球的公到达地球，地球的公转周期为转周期为1年，试估算太阳的质量。年，试估算太阳的质量。 （已知（已知=6.67=6.671010-11-11NmNm2 2/kg/kg2 2 ，光，光速速c=3c=310108 8m/sm/s，取一位有效数字），取一位有效数字）测算太阳

5、的质量测算太阳的质量M= 2= 2101030 30 kgkgrTmrmMG2224地地太2324GTrM太第12页/共23页例题：未来的某一天，你成了宇航员，搭乘“英雄”号火星探测器飞近火星，并进入靠近火星表面的圆形轨道将进行预定的考察工作，你能不能仅用一只表通过测定时间来测定火星的密度？说明理由及推导过程. . 第13页/共23页贴近火星飞行时， 星Rr 火星的平均密度为：334星RMVM联立上面三式得：23GT 解析：航天器绕星球飞行，万有引力提供向心力，所以 rTmrMmG22)2(第14页/共23页小结：rTmrMmG2224轨道半径r2RMmGmg 星球半径RRTmRMmG2224

6、23GT第15页/共23页请阅读课本请阅读课本“发现未知天体发现未知天体”，回到如下问题：，回到如下问题：问题问题1：笔尖下发现的行星是哪一颗行星？：笔尖下发现的行星是哪一颗行星？问题问题2：人们用类似的方法又发现了哪颗星？：人们用类似的方法又发现了哪颗星？二、发现未知天体二、发现未知天体第16页/共23页背景： 1781年由英国物理学家威廉赫歇尔发现了天王星，但人们观测到的天王星的运行轨迹与万有引力定律推测的结果有一些误差 二、发现未知天体二、发现未知天体第17页/共23页 海王星海王星的轨道由英国的轨道由英国的剑桥大学的学生亚当斯的剑桥大学的学生亚当斯和法国年轻的天文爱好者和法国年轻的天文

7、爱好者勒维耶各自独立计算出来。勒维耶各自独立计算出来。 1846年年9月月23日晚，日晚，由德国的伽勒在勒维耶预由德国的伽勒在勒维耶预言的位置附近发现了这颗言的位置附近发现了这颗行星行星,人们称其为人们称其为“笔尖下笔尖下发现的行星发现的行星” 。海王星二、发现未知天体二、发现未知天体第18页/共23页当时有两个青年当时有两个青年英国的英国的亚当斯亚当斯和法和法国的国的勒维耶勒维耶在互不知晓的情况下分别进行在互不知晓的情况下分别进行了整整两年的工作。了整整两年的工作。1845年亚当斯先算出年亚当斯先算出结果，但格林尼治天文台却把他的论文束结果，但格林尼治天文台却把他的论文束之高阁。之高阁。18

8、46年年9月月18日，勒维耶把结果日，勒维耶把结果寄到了柏林，却受到了重视。柏林天文台寄到了柏林，却受到了重视。柏林天文台的伽勒于的伽勒于1846年年9月月23日晚就进行了搜索，日晚就进行了搜索，并且在离勒维耶预报位置不远的地方发现并且在离勒维耶预报位置不远的地方发现了这颗新行星。了这颗新行星。 海王星的发现使哥白尼学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。说和牛顿力学得到了最好的证明。二、发现未知天体二、发现未知天体第19页/共23页理论轨道实际轨道 海王星发现之后，人们发现它的轨道也与理论计算的不一致于是几位学者海王星发现之后，人们发现它的轨道也与理论计算的不一致于是几位学者用

9、亚当斯和勒维列的方法预言另一颗新星的存在用亚当斯和勒维列的方法预言另一颗新星的存在 在预言提出之后，在预言提出之后，1930年年3月月14日日，汤博发现了这颗新星，汤博发现了这颗新星冥王星冥王星二、发现未知天体二、发现未知天体第20页/共23页练习：1.利用下列哪组数据可以计算出地球的质量利用下列哪组数据可以计算出地球的质量 （ ）A. 地球半径地球半径R和地球表面的重力加速度和地球表面的重力加速度gB. 卫星绕地球运动的轨道半径卫星绕地球运动的轨道半径r和周期和周期TC. 卫星绕地球运动的轨道半径卫星绕地球运动的轨道半径r和和角速度角速度D. 卫星绕地球运动的线速度卫星绕地球运动的线速度V和周期和周期TABCD2RMmGmg 22222()MmvGmammrmrrrT 向第21页/共23页第22页/共23页感谢您的观看！第23页/共23页