万有引力理论成就.ppt

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1、,人教版普通高中物理必修2,1、万有引力定律的内容？2、公式中各个物理量的含义？3、公式适用条件？,m1、m2：两物体质量r:两物体间距离G：引力常量F万：两物体间万有引力,两个质点两个球体一球体、一质点,复习提问：,一、称量地球质量,(1)称量条件：不考虑地球自转的影响,(3)称量结果：,卡文迪许被称为能称出地球质量的人!,(2)称量原理：地面上质量为m的物体所受重力等于地 球对物体的引力,结论：地面的重力加速度g和地球半径在卡文迪许之前就已知道，一量测得引力常量，就可算出地球质量。,此方法求月球的质量，需要测出哪些相关量？此方法求火星的质量，需要测出哪些相关量？,若不考虑星球自转的影响，星

2、球上的物体所受的重力等于星球与物体间的_,万有引力,表面问题,M为星球质量g为星球表面的重力加速度R为星球自身的半径,题眼：表面重力加速度,已知月球表面的重力加速度是地球的六分之一，月球的半径是1.7103km，试估算月球的质量有多大。地球表面处的重力加速度取10m/s2,课堂练习,设M是太阳质量，m是某个行星的质量，r是行星与太阳之间的距离，T是行星公转周期.,太阳的质量,结论：测出行星的公转周期和它与太阳的距离r，就可以算出太阳的质量。,行星绕太阳做匀速圆周运动,建立物理模型,M,思考：根据不同行星的r、T算出来的太阳质量是否一致？从中可发现什么？,思考：行星：环绕天体 太阳：中心天体从此

3、式中能求出环绕天体（行星）的质量吗？,用此方法能求出地球质量吗？需要具备什么条件？用此方法能求出月球质量吗？需要具备什么条件？,环绕问题,环绕天体所需的 由中心天体对环绕天体的 提供,向心力,万有引力,M为中心天体质量m为环绕天体质量r为轨道半径（即中心和环绕天体间距离）v、T为环绕天体运动参量,题眼：环绕、圆周、v、T、r等,课堂练习,已知月球与地球的距离是3.84108m,月球绕地球转动的线速度大小为1000m/s,试求地球质量M。保留2位有效数字).,海王星,请阅读课本“发现未知天体”，回答以下问题：,问题3：人们用类似的方法又发现了哪颗星？发现了什么规律？,问题1：笔尖下发现的行星是哪

4、一颗行星？,问题2：人们是怎样应用万有引力定律来发现未知天体的？,基本思路 当一个已知行星的实际轨道和万有引力定律理论计算的轨道之间有较大的误差时，说明还有未知的天体给这个行星施加引力。,哈雷彗星,冥王星,海王星的轨道由英国的剑桥大学的学生亚当斯和法国年轻的天文爱好者勒维耶各自独立计算出来。1846年9月23日晚，由德国的伽勒在勒维耶预言的位置附近发现了这颗行星,人们称其为“笔尖下发现的行星”。,1、A、B两颗行星，质量之比为MA/MB=p，半径之比为RA/RB=q，则两行星表面的重力加速度之比为（）A、p/q B、pq2 C、p/q2 D、pq,2、地球公转的轨道半径是r1，周期是T1，月球

5、绕地球运转的轨道半径是r2，周期是T2，则太阳质量与地球质量之比是（）,A,B,C,D,小结,计算天体质量的基本思路,1、物体在天体表面时受到的重力等于万有引力,2、环绕天体做匀速圆周运动的向心力由万有引力提供,天上一式,地上一式,背景：1781年由英国物理学家威廉赫歇尔发现的第七颗行星天王星的运动轨道有些“古怪”：根据万有引力定律计算出来的轨道与实际观测的结果总有一些偏差,探索发现,1、海王星的发现,若已知半径为R的球体体积的计算式为,当环绕天体在中心天体表面做近地飞行,表面,环绕,其轨道半径r等于天体半径R,特别提醒：(1)计算天体的质量的方法不仅适用于地球，也适用于其他任何星体注意方法的

6、拓展应用明确计算出的是中心天体的质量(2)要注意R、r的区分R指中心天体的半径，r指行星或卫星的轨道半径若绕近地轨道运行，则有Rr.,探索发现,背景：海王星发现之后，经过一段时间的观测研究，天文学家们认为，就算把海王星施加给天王星的影响考虑进去，还是不能完全使天王星的计算位置与观测结果相符。不但如此，天文学家们还发现海王星的运动也不正常，因此推测，在海王星外应该还有一颗行星。1930年3月14日，汤博发现了这颗新星冥王星,乾安县第四中学物理组,、冥王星的发现,万有引力定律的应用,测天体的质量、密度,行星、卫星的运动,宇宙速度,同步卫星,思路一：天体表面重力近似等于万有引力,思路二：天体运动中，

7、万有引力提供物体圆周运动向心力,重力加速度g,方法归纳：,小结本课：,（当卫星在天体表面做近地飞行呢？）,（1）某星体m围绕中心天体M做圆周运动的周期为T，半径为r,（3）中心天体密度,（2）已知中心天体的半径R和表面g,，引力常量为,，那么该行星的平均密度为（）A.,B.,C.,D.,1、若有一星球密度与地球密度相同，它表面的重力加速度是地球表面重力加速度的2倍则该星球质量是地球质量的（D）A、0.5倍 B、2倍 C、4倍 D、8倍,3.若有一艘宇宙飞船在某一行星表面做匀速圆周运动，已知其周期为,天文学家新发现了太阳系外的一颗行星这颗行星的体积是地球的4.7倍，质量是地球的25倍已知某一近地

8、卫星绕地球运动的周期约为1.4小时，引力常量G6.671011Nm2/kg2，由此估算该行星的平均密度约为()A1.8103 kg/m3 B5.6103 kg/m3C1.1104 kg/m3 D2.9104 kg/m3,5.为了研究太阳的演化进程，需知道目前太阳的质量M。已经知道地球的半径,m。地球的质量,kg。日地中心的距离为,m，地球表面处的重力加速度取,/s2，一年约为,s。试估算目前太阳的质量M（保留一位有效数字，引力常量未知）,综合题,变式训练1、如果我们能测出月球表面的加速度g，月球的半径R和月球绕地球运转的周期T，就能根据万有引力定律“称量”月球的质量了已知引力常量G，用M表示月

9、球的质量，关于月球质量，下列各式正确的是(),3解决天体问题时应注意的问题(1)在用万有引力等于向心力列式求天体的质量时，只能测出中心天体的质量，而环绕天体的质量在方程式中被消掉了(2)应用万有引力定律求解时还要注意挖掘题目中的隐含条件如地球公转一周是365天，自转一周是24小时，其表面的重力加速度约为9.8 m/s2等,应用万有引力计算天体质量的基本思路：,1.确定中心天体，找出绕该天体作匀速圆周运动的物体;,2.建立天体运动的基本方程;,F万=F向,3.明确方程中各物理量的涵义。,牢记,不同星球表面的力学规律相同，只是重力加速度g不同，在解决其他星球表面上的力学问题时，若要用到重力加速度应

10、该是该星球的重力加速度，如：竖直上抛运动、平抛运动、竖直平面内的圆周运动，都要用该星球的重力加速度。,导入新课,美国的阿波罗8号从月球返回时，当地面控制中心问是谁在驾驶时，指令长这样回答：“我想是牛顿在驾驶”。为什么会这样说呢？万有引力定律的发现有着重要的物理意义：他对天文学的发展具有深远的影响，他把地面上的物体运动的规律和天体运动的规律统一起来，对科学文化的发展起到了积极的推动作用，解放了人们的思想，给人们探索自然的奥秘建立了极大的信心，人们有能力理解天地间的各种事物。这节课我们就将通过几个万有引力的应用的事例来窥探一斑。这节课我们和大家一起学习-万有引力理论的伟大成就,1、如何直接测量物体质量？,2、地球质量是否可以用天平直接称量?,3、我们可以通过万有引力定律来“称量”,那么如何测量呢?,卡文迪许为什么把他自己的实验说成是“称量地球的重量”？,