万有引力的成就.ppt
6.4 万有引力理论的成就,一.学习目标,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,1、定律的发现,2、定律的内容,万有引力,卡文迪许 测出的。,两质点间的距离,牛顿,二、万有引力与重力的关系,1.重力是万有引力的一个分力,万有引力提供物体随地球自转的向心力和物体压紧地球的力(重力),F向,a.在赤道上，引力、重力、向心力，方向相同（都指向地心）；再由公式：可知，此处向心力最大，故重力最小。,b.在两极，W=0，所以，故重力最大。,2.因地球自转的角速度很小，需要的向心力可以忽略。,若在空中，则：,故离地越高,重力越小。,1、设地球表面的重力加速度为g,物体在距地心4R（R是地球半径）处，由于地球的引力作用而产生的重力加速度g，则g/g为（）A、1 B、9 C、4 D、16,D,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？,“给我一个支点，我可以撬动球。”,那给我们一个杠杆(天平)是否就可以称量地球的质量了呢？,那我们又是怎么知道巨大的地球的质量呢?,答案是:否定的.,地球的质量不可能用天平称量。万有引力定律是否能给予我们提供帮助呢?,三、“科学真是迷人”：,重力是万有引力的一个分力，当忽略了地球的自转时,可认为重力在数值上就等于万有引力大小。,M,其中地球表面的g、地球半径R，在卡文迪许之前已经知道，而卡文迪许测出G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验说成是“称量地球的重量”是不无道理的。,四、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,1、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什么运动？,思考：,分析问题：,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,总结推广,求解思路：,环绕天体的向心力由中心天体对其万有引力独家提供,具体方法：,特点：,须知道环绕天体的运行的r和T，且与环行天体的质量m无关。,思考：如何计算某天体的密度？,四、成就二：发现未知天体,1.哈雷彗星：,是最著名的彗星，由英国天文学家哈雷于1705年最先算出它的轨道而得名，每隔76年回归一次。哈雷彗星最近出现的时间是1986年。中国自公元前613年至1910年共有31次记录。,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.,在1781年发现的第七个行星天王星的运动轨道，总是同根据万有引力定律计算出来的有一定偏离.当时有人预测，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海王星.,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.,2.海王星的发现：,笔尖下发现的行星-海王星,英国的亚当斯和法国的勒维耶,1846年9月23日晚,由德国的伽勒在柏林天文台用望远镜在勒维耶预言的位置附近发现了这颗行星海王星,柏林天文台,海王星地貌,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。于是几位学者用亚当斯和勒维耶的方法预言另一颗新行星的存在 在预言提出之后，1930年，汤博发现了太阳系的后来曾被称为第九大行星的冥王星,3.冥王星的发现：,尽管冥王星外面太阳光已经非常的微弱，但是，黑暗寒冷的太阳系边缘依然牵动着人们的心，搜索工作从来没有停止过。美国2001年发射，并于2006至2008年访问冥王星的宇宙飞船,2006年8月24日上午国际天文学联合会召开大会。大会规定“行星”指的是围绕太阳运转、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、土星、天王星和海王星，它们都是在1900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近其他物体的天体称为“矮行星”，冥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，不符合新的行星定义，因此被自动降级为“矮行星”.,海王星的发现和1705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，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,2、已知引力常数G和下列各组数据，能计算出地球质 量的是()A.地球绕太阳运行的周期及地球离太阳的距离 B.月球绕地球运行的周期及月球离地球的距离 C.人造地球卫星在地面附近绕行的速度及运行周期 D.人造地球卫星在地面附近绕行的运行周期,答案：B.C,3、下列说法正确的是（）A.天王星是人们由万有引力定律计算其轨道而发现的 B.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 C.天王星的运行轨道偏离,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 D.以上说法均不正确,B.C,4、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()A.行星的半径 B.卫星的半径 C.卫星运行的线速度 D.卫星运行的周期,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:,
