研究重力加速度隨地球緯度遞增的原因.ppt

,研究性學(xué)習(xí),江門市第一中學(xué) 高一(10)班 指導(dǎo)老師:劉小慶 副組長(zhǎng)：陳文輝 組員:伍嘉杰 謝偉程 向南 何浩揚(yáng) 梁嘉俊 李宗蔓,研究重力加速度隨緯度遞增的原因,There was a story which mentioned that a Netherlands businessman transported a batch of goods from his homeland to a African country which was around the equator. Finding that several tens kilograms of the goods had been missing, he felt very amazed. In fact, the reason of this phenomenon is that the acceleration of gravity has changed. Observing the form in our physics book, we can see that the acceleration of gravity is different in different latitude. In general, the lower the latitude is, the smaller the acceleration of gravity is. And the higher the latitude is, the bigger the acceleration of gravity is. The acceleration of gravity in the equator, which is 9.78 m/s2，is the smallest. And the acceleration of gravity in the North Pole, which is 9.832m/s2, is the biggest. According to the law of universal gravitation, the acceleration of gravity should be the same everywhere on the earth. But why does the acceleration of gravity increase as the latitude becomes higher. This is the subject that we study.,問(wèn)題提出(中文翻譯) 曾經(jīng)有一個(gè)故事提到有一位荷蘭商人在本國(guó)運(yùn)送一批貨物到赤道附近的非洲某國(guó)。到達(dá)發(fā)現(xiàn)貨物竟然少了幾十千克，感到非常奇怪。其實(shí)造成這種現(xiàn)象是由于重力加速度的變化作怪。觀察物理書(shū)上的一個(gè)表格，我們可以看出，在地球不同緯度的地方，重力加速度是不一樣大的。,緯度不同,加速度就不同,一般來(lái)說(shuō)，緯度越小，重力加速度越??；緯度越大，重力加速度越大。赤道的重力加速度最小，為9.780米/秒2，而北極的重力加速度最大，為9.832米/秒2。按照萬(wàn)有引力定律，地球各處的重力加速度應(yīng)該相等。，那么，那么究竟為什么緯度越高，重力加速度就越大呢? 這就是我們研究的課題。,第一步提出研究課題，組織成員討論(12周 ) 第二步搜集資料，查看有關(guān)書(shū)籍，上網(wǎng)搜索(2周) 第三步小組成員得出可能的原因，提出猜想(1周) 第四步查找課本有關(guān)知識(shí)(3周) 第五步推導(dǎo)重力加速度的公式，排除分可能性(2周) 第六步總結(jié)成果，撰寫(xiě)論文，進(jìn)行英語(yǔ)翻譯(1周) 第七步制作幻燈片，組織人員介紹(1周) 共用時(shí):12周,我們的研究計(jì)劃,通過(guò)此次研究活動(dòng)，不僅可以了解和認(rèn)識(shí)到重力加速度隨緯度遞增的原因，更重要的是讓我們獲得一次親自參與實(shí)踐的機(jī)會(huì)，掌握物理研究的一些方法，激發(fā)濃厚的科學(xué)興趣，培養(yǎng)我們自主創(chuàng)新和勇于探究的精神，提高解決實(shí)際問(wèn)題的能力。,1.提出猜想、 分析影響重力加速度的因素，通過(guò)小組成員之間的討論，做出合適的假設(shè)，并進(jìn)行初步的分析，排除不合理的猜想,2.理論計(jì)算 根據(jù)猜想運(yùn)用物理知識(shí)， 進(jìn)行周密的計(jì)算， 并把計(jì)算結(jié)果與實(shí)際數(shù)據(jù)比對(duì)， 論證猜想是否符合實(shí)際。,3理論驗(yàn)證 計(jì)算幾個(gè)特殊緯度 的重力加速度 與實(shí)際比較 ，判斷猜想的合理性。,4. 得出結(jié)論 得出重力加速度隨緯度遞增的原因。,1.提出猜想 經(jīng)過(guò)我們小組成員的激烈討論，我們認(rèn)為造成重力加速度隨緯度遞增的原因主要是兩個(gè)方面:一是地球上重力源于地球萬(wàn)有引力和物體繞地軸旋轉(zhuǎn)向心力并為萬(wàn)有引力的二分力，隨著緯度的升高，需要物體作圓周運(yùn)動(dòng)的向心力變小，則重力加速度變大；另一方面，地球是橢圓形的，在赤道附近物體到地心的距離最大，地球?qū)ξ矬w的引力最小，故重力加速度最小，反之，在兩極附近物體到地心的距離最小，則地球?qū)ξ矬w的引力最大。這兩個(gè)原因綜合起來(lái)，使重力加速度隨緯度遞增。,2理論計(jì)算 我們知道，物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力確實(shí)與半徑大小成正比。如圖，物體所受的萬(wàn)有引力F引的一個(gè)分力F心充當(dāng)向心力，另一個(gè)分力F重就是重力，,設(shè)地球的質(zhì)量為M，物體到地心距離為R ，自轉(zhuǎn)角速度為，地球表面上的重力加速度為g，物體的質(zhì)量為m，繞地軸做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為r，角為F引與F心間的夾角，緯度是。 則由于地球是橢圓，所以設(shè)地球橢圓標(biāo)準(zhǔn)方程為,求得物體到地心距離為R和繞地軸做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為r,3.理論驗(yàn)證 我們?yōu)榱朔治霰容^向心力和物體到地心距離對(duì)重力加速度的影響，現(xiàn)分三種情況考慮 只考慮向心力對(duì)重力加速度的影響，把地球看作質(zhì)量均勻的球體(半徑是6400km)，算出的重力加速度，記作g1 只考慮物體到地心距離對(duì)重力加速度的影響，把地球看作質(zhì)量均勻的橢圓球體（長(zhǎng)半軸a=6378200m,短半軸b=6356800m），忽略地球的自轉(zhuǎn)，算出的重力加速度，記作g2 同時(shí)考慮向心力和物體到地心距離對(duì)重力加速度的影響算出的重力加速度，記作g3,取赤道，北極，廣州，上海，北京五個(gè)特例作分析,計(jì)算結(jié)果基本與事實(shí)相符，但也存在偏差，推測(cè)原因可能是：地球的地下物質(zhì)及其密度分布不均勻，以及各地海拔不同，造成引力大小也有出入。,4.得出結(jié)論 經(jīng)過(guò)試驗(yàn)和計(jì)算，從表格可以看出，重力加速度隨緯度變化不是單一的因素影響的，而是多方面因素共同作用形成的。 由此我們得出以下結(jié)論造成重力加速度隨緯度遞增的原因主要是兩方面一是隨著地球緯度的升高，需要物體作圓周運(yùn)動(dòng)的向心力變小，重力加速度變大； 另一方面，地球不是正球體，而是橢圓球體的，隨著地球緯度的升高，物體到地心的距離變小，地球?qū)ξ矬w的引力增大，重力加速度變大。 另外由于地球的地下物質(zhì)及其密度分布不均勻，使重力加速度發(fā)生了變化。同時(shí)我們還有新的發(fā)現(xiàn)重力：加速度的方向并不一直指向圓心，而會(huì)隨著緯度變化 .,通過(guò)這次研究性學(xué)習(xí)，我們獲得了一次親身參與實(shí)踐的機(jī)會(huì)，培養(yǎng)了探究精神，掌握了物理研究的一些方法，這是改變學(xué)習(xí)方式的一次新嘗試。我們還培養(yǎng)起了對(duì)物理的興趣，并且知道學(xué)習(xí)不只在課內(nèi)，還可以在課外。我們懂得了嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的研究態(tài)度將對(duì)我們?nèi)蘸蟮膶W(xué)習(xí)、生活產(chǎn)生良好的影響，與此同時(shí)我們的能力、素質(zhì)也得到了大大的提高。 在研究過(guò)程中，小組成員之間協(xié)調(diào)合作，取長(zhǎng)補(bǔ)短，我們靠自己的努力回答了未知的問(wèn)題。當(dāng)然，我們一路走來(lái)，收獲遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止這些，里面還有太多太多寶貴的東西。感謝老師和學(xué)校給了我們這樣一個(gè)鍛煉的機(jī)會(huì)。,1.在此次研究性活動(dòng)中我們小組成員能做到： 努力完成自己所承擔(dān)的任務(wù)，做好資料積累和分析處理工作，主動(dòng)提出研究和工作設(shè)想和建議。 2.從發(fā)現(xiàn)和提出問(wèn)題、分析問(wèn)題到解決問(wèn)題的全過(guò)程顯示出一種務(wù)實(shí)、客觀、堅(jiān)韌的精神。 3.在查閱資料、搜集信息、實(shí)地觀察記錄、調(diào)查研究、整理資料、處理數(shù)據(jù)、運(yùn)用工具等各方面，我們?nèi)M顯示出了較高的水平。 4.整理所得出的研究報(bào)告、實(shí)驗(yàn)報(bào)告、調(diào)查報(bào)告、論文研究成果質(zhì)量較好。,參考文獻(xiàn)：物理必修二 數(shù)學(xué)選修一 指導(dǎo)教師評(píng)