萬有引力理論的成就課件

第六章萬有引力與航天4萬有引力理論的成就第六章萬有引力與航天4萬有引力理論的成就1【學(xué)習(xí)目標(biāo)】

了解萬有引力定律在天文學(xué)上的應(yīng)用,會用萬有引力定律計算天體的質(zhì)量、密度

【學(xué)習(xí)目標(biāo)】

了解萬有引力定律在天文學(xué)上的應(yīng)用,會用萬2一、萬有引力定律的基本知識1、定律的發(fā)現(xiàn)2、定律的內(nèi)容萬有引力卡文迪許

測出的。①兩質(zhì)點間的距離②均勻球體，球心間的距離牛頓溫故而知新一、萬有引力定律的基本知識1、定律的發(fā)現(xiàn)2、定律的內(nèi)容萬有引3二、萬有引力與重力FG在地面,萬有引力提供向心力和物體壓緊地球的力(即重力),重力是萬有引力的一個分力赤道上這兩個力和萬有引力在一條直線上，這兩個力的和等于萬有引力兩極處萬有引力等于重力F向故一般計算重力近似等于萬有引力故赤道上的重力____最小在兩極的重力____最大因這地球自轉(zhuǎn)的角速度很小，需要的向心力可以忽略溫故而知新二、萬有引力與重力FG在地面,萬有引力提供向心力和物體壓緊地4物體在天體(如地球)表面時受到的重力近似等于萬有引力“稱量地球的質(zhì)量”

不考慮地球自轉(zhuǎn)的影響物體在天體(如地球)表面時受到的重力近似等于萬有引力“稱量地5地球的質(zhì)量到底有多大?已知:地球表面g=9.8m/s2，地球半徑R=6400km，引力常量G=6.67×10-11Nm2/kg2。請你根據(jù)這些數(shù)據(jù)計算地球的質(zhì)量?！胺Q量地球的質(zhì)量”M=6.0×1024kg地球的質(zhì)量到底有多大?“稱量地球的質(zhì)量”M=66卡文迪許被稱為能稱出地球質(zhì)量的人“稱量地球的質(zhì)量”卡文迪許“稱量地球的質(zhì)量”7

科學(xué)真是迷人。根據(jù)零星的事實，增加一點猜想，竟能贏得那么多的收獲！——馬克·吐溫“稱量地球的質(zhì)量”“稱量地球的質(zhì)量”81、物體在天體表面時受到的重力等于萬有引力g---------天體表面的重力加速度R--------天體的半徑一、計算天體質(zhì)量的兩條基本思路1、物體在天體表面時受到的重力等于萬有引力g-----9計算太陽的質(zhì)量測出某行星的公轉(zhuǎn)周期T、軌道半徑r能不能由此求出太陽的質(zhì)量M？分析：1.將行星的運(yùn)動看成是勻速圓周運(yùn)動.2.萬有引力提供向心力

F引=Fn.只能求出中心天體的質(zhì)量?。?！不能求出轉(zhuǎn)動天體的質(zhì)量?。?！M=2.0×1030kg思考：不同行星與太陽的距離r和繞太陽公轉(zhuǎn)的周期T都是不同的但是由不同行星的r、T計算出來的太陽質(zhì)量必須是一樣的！上面這個公式能保證這一點嗎？計算太陽的質(zhì)量測出某行星的公轉(zhuǎn)周期T、軌道半徑r分析：2.萬10計算中心天體的質(zhì)量已知:地球半徑：R=6400×103m月亮周期：T=27.3天≈2.36×106s月亮軌道半徑:r≈60R，求：地球的質(zhì)量M？

F引=Fn計算中心天體的質(zhì)量已知:地球半徑：R=6計算中心天體的質(zhì)量知道環(huán)繞體的線速度v或角速度ω及其軌道半徑r，能不能求出中心天體的質(zhì)量？

F引=Fn計算中心天體的質(zhì)量知道環(huán)繞體的線速度v或角速度ω及其軌道半徑2、行星（或衛(wèi)星）做勻速圓周運(yùn)動所需的萬有引力提供向心力一、計算天體質(zhì)量的兩條基本思路只能求出中心天體的質(zhì)量?。?！2、行星（或衛(wèi)星）做勻速圓周運(yùn)動所需的萬有引力提供向心力一、13二、天體密度的計算MVr=二、天體密度的計算MVr=當(dāng)r≈R時二、天體密度的計算MVr=當(dāng)r≈R時二、天體密度的計算MVr=請閱讀課本“發(fā)現(xiàn)未知天體”，回到如下問題：問題1：筆尖下發(fā)現(xiàn)的行星是哪一顆行星？問題2：人們用類似的方法又發(fā)現(xiàn)了哪顆星？三、發(fā)現(xiàn)未知天體請閱讀課本“發(fā)現(xiàn)未知天體”，回到如下問題：問題1：筆尖下發(fā)現(xiàn)16背景：1781年由英國物理學(xué)家威廉．赫歇爾發(fā)現(xiàn)了天王星，但人們觀測到的天王星的運(yùn)行軌跡與萬有引力定律推測的結(jié)果有一些誤差……

三、發(fā)現(xiàn)未知天體背景：三、發(fā)現(xiàn)未知天體17

海王星的軌道由英國的劍橋大學(xué)的學(xué)生亞當(dāng)斯和法國年輕的天文愛好者勒維耶各自獨立計算出來。1846年9月23日晚，由德國的伽勒在勒維耶預(yù)言的位置附近發(fā)現(xiàn)了這顆行星,人們稱其為“筆尖下發(fā)現(xiàn)的行星”。海王星三、發(fā)現(xiàn)未知天體海王星的軌道由英國的劍橋大學(xué)的學(xué)生亞當(dāng)斯和18

當(dāng)時有兩個青年——英國的亞當(dāng)斯和法國的勒威耶在互不知曉的情況下分別進(jìn)行了整整兩年的工作。1845年亞當(dāng)斯先算出結(jié)果，但格林尼治天文臺卻把他的論文束之高閣。1846年9月18日，勒威耶把結(jié)果寄到了柏林，卻受到了重視。柏林天文臺的伽勒于1846年9月23日晚就進(jìn)行了搜索，并且在離勒威耶預(yù)報位置不遠(yuǎn)的地方發(fā)現(xiàn)了這顆新行星。海王星的發(fā)現(xiàn)使哥白尼學(xué)說和牛頓力學(xué)得到了最好的證明。科學(xué)史上的一段佳話三、發(fā)現(xiàn)未知天體當(dāng)時有兩個青年——英國的亞當(dāng)斯和法國的勒威耶在互不19理論軌道實際軌道

海王星發(fā)現(xiàn)之后，人們發(fā)現(xiàn)它的軌道也與理論計算的不一致．于是幾位學(xué)者用亞當(dāng)斯和勒維列的方法預(yù)言另一顆新星的存在．在預(yù)言提出之后，1930年3月14日，湯博發(fā)現(xiàn)了這顆新星——冥王星．三、發(fā)現(xiàn)未知天體理論軌道實際軌道海王星發(fā)現(xiàn)之后，人們發(fā)現(xiàn)它的20諾貝爾物理學(xué)獎獲得者物理學(xué)家馮·勞厄說：“沒有任何東西像牛頓引力理論對行星軌道的計算那樣，如此有力地樹立起人們對年輕的物理學(xué)的尊敬。從此以后，這門自然科學(xué)成了巨大的精神王國……”三、發(fā)現(xiàn)未知天體諾貝爾物理學(xué)獎獲得者三、發(fā)現(xiàn)未知天體211.已知引力常數(shù)G和下列各組數(shù)據(jù)，能計算出地球質(zhì)量的是()A.地球繞太陽運(yùn)行的周期及地球離太陽的距離B.月球繞地球運(yùn)行的周期及月球離地球的距離C.人造地球衛(wèi)星在地面附近繞行的速度及運(yùn)行周期D.人造地球衛(wèi)星在地面附近繞行的運(yùn)行周期BC1.已知引力常數(shù)G和下列各組數(shù)據(jù)，能計算出地球質(zhì)BC222.某行星的衛(wèi)星，在靠近行星表面軌道上運(yùn)行．若要計算行星的密度，唯一要測量出的物理量是()A.行星的半徑B.衛(wèi)星的半徑C.衛(wèi)星運(yùn)行的線速度D.衛(wèi)星運(yùn)行的周期D2.某行星的衛(wèi)星，在靠近行星表面軌道上運(yùn)行．若要計算行星23課堂小結(jié)兩條基本思路1、重力等于萬有引力2、萬有引力提供向心力課堂小結(jié)兩條基本思路1、重力等于萬有引力2、萬有引力提供向心24中心天體M轉(zhuǎn)動天體m軌道半經(jīng)r明確各個物理量天體半經(jīng)R中心天體M轉(zhuǎn)動天體m軌道半經(jīng)r明確各個物理量天體半經(jīng)R25第六章萬有引力與航天4萬有引力理論的成就第六章萬有引力與航天4萬有引力理論的成就26【學(xué)習(xí)目標(biāo)】

了解萬有引力定律在天文學(xué)上的應(yīng)用,會用萬有引力定律計算天體的質(zhì)量、密度

【學(xué)習(xí)目標(biāo)】

了解萬有引力定律在天文學(xué)上的應(yīng)用,會用萬27一、萬有引力定律的基本知識1、定律的發(fā)現(xiàn)2、定律的內(nèi)容萬有引力卡文迪許

測出的。①兩質(zhì)點間的距離②均勻球體，球心間的距離牛頓溫故而知新一、萬有引力定律的基本知識1、定律的發(fā)現(xiàn)2、定律的內(nèi)容萬有引28二、萬有引力與重力FG在地面,萬有引力提供向心力和物體壓緊地球的力(即重力),重力是萬有引力的一個分力赤道上這兩個力和萬有引力在一條直線上，這兩個力的和等于萬有引力兩極處萬有引力等于重力F向故一般計算重力近似等于萬有引力故赤道上的重力____最小在兩極的重力____最大因這地球自轉(zhuǎn)的角速度很小，需要的向心力可以忽略溫故而知新二、萬有引力與重力FG在地面,萬有引力提供向心力和物體壓緊地29物體在天體(如地球)表面時受到的重力近似等于萬有引力“稱量地球的質(zhì)量”

不考慮地球自轉(zhuǎn)的影響物體在天體(如地球)表面時受到的重力近似等于萬有引力“稱量地30地球的質(zhì)量到底有多大?已知:地球表面g=9.8m/s2，地球半徑R=6400km，引力常量G=6.67×10-11Nm2/kg2。請你根據(jù)這些數(shù)據(jù)計算地球的質(zhì)量。“稱量地球的質(zhì)量”M=6.0×1024kg地球的質(zhì)量到底有多大?“稱量地球的質(zhì)量”M=631卡文迪許被稱為能稱出地球質(zhì)量的人“稱量地球的質(zhì)量”卡文迪許“稱量地球的質(zhì)量”32

科學(xué)真是迷人。根據(jù)零星的事實，增加一點猜想，竟能贏得那么多的收獲！——馬克·吐溫“稱量地球的質(zhì)量”“稱量地球的質(zhì)量”331、物體在天體表面時受到的重力等于萬有引力g---------天體表面的重力加速度R--------天體的半徑一、計算天體質(zhì)量的兩條基本思路1、物體在天體表面時受到的重力等于萬有引力g-----34計算太陽的質(zhì)量測出某行星的公轉(zhuǎn)周期T、軌道半徑r能不能由此求出太陽的質(zhì)量M？分析：1.將行星的運(yùn)動看成是勻速圓周運(yùn)動.2.萬有引力提供向心力

F引=Fn.只能求出中心天體的質(zhì)量！??！不能求出轉(zhuǎn)動天體的質(zhì)量?。?！M=2.0×1030kg思考：不同行星與太陽的距離r和繞太陽公轉(zhuǎn)的周期T都是不同的但是由不同行星的r、T計算出來的太陽質(zhì)量必須是一樣的！上面這個公式能保證這一點嗎？計算太陽的質(zhì)量測出某行星的公轉(zhuǎn)周期T、軌道半徑r分析：2.萬35計算中心天體的質(zhì)量已知:地球半徑：R=6400×103m月亮周期：T=27.3天≈2.36×106s月亮軌道半徑:r≈60R，求：地球的質(zhì)量M？

F引=Fn計算中心天體的質(zhì)量已知:地球半徑：R=6計算中心天體的質(zhì)量知道環(huán)繞體的線速度v或角速度ω及其軌道半徑r，能不能求出中心天體的質(zhì)量？

F引=Fn計算中心天體的質(zhì)量知道環(huán)繞體的線速度v或角速度ω及其軌道半徑2、行星（或衛(wèi)星）做勻速圓周運(yùn)動所需的萬有引力提供向心力一、計算天體質(zhì)量的兩條基本思路只能求出中心天體的質(zhì)量?。。?、行星（或衛(wèi)星）做勻速圓周運(yùn)動所需的萬有引力提供向心力一、38二、天體密度的計算MVr=二、天體密度的計算MVr=當(dāng)r≈R時二、天體密度的計算MVr=當(dāng)r≈R時二、天體密度的計算MVr=請閱讀課本“發(fā)現(xiàn)未知天體”，回到如下問題：問題1：筆尖下發(fā)現(xiàn)的行星是哪一顆行星？問題2：人們用類似的方法又發(fā)現(xiàn)了哪顆星？三、發(fā)現(xiàn)未知天體請閱讀課本“發(fā)現(xiàn)未知天體”，回到如下問題：問題1：筆尖下發(fā)現(xiàn)41背景：1781年由英國物理學(xué)家威廉．赫歇爾發(fā)現(xiàn)了天王星，但人們觀測到的天王星的運(yùn)行軌跡與萬有引力定律推測的結(jié)果有一些誤差……

三、發(fā)現(xiàn)未知天體背景：三、發(fā)現(xiàn)未知天體42

海王星的軌道由英國的劍橋大學(xué)的學(xué)生亞當(dāng)斯和法國年輕的天文愛好者勒維耶各自獨立計算出來。1846年9月23日晚，由德國的伽勒在勒維耶預(yù)言的位置附近發(fā)現(xiàn)了這顆行星,人們稱其為“筆尖下發(fā)現(xiàn)的行星”。海王星三、發(fā)現(xiàn)未知天體海王星的軌道由英國的劍橋大學(xué)的學(xué)生亞當(dāng)斯和43

當(dāng)時有兩個青年——英國的亞當(dāng)斯和法國的勒威耶在互不知曉的情況下分別進(jìn)行了整整兩年的工作。1845年亞當(dāng)斯先算出結(jié)果，但格林尼治天文臺卻把他的論文束之高閣。1846年9月18日，勒威耶把結(jié)果寄到了柏林，卻受到了重視。柏林天文臺的伽勒于1846年9月23日晚就進(jìn)行了搜索，并且在離勒威耶預(yù)報位置不遠(yuǎn)的地方發(fā)現(xiàn)了這顆新行星。海王星的發(fā)現(xiàn)使哥白尼學(xué)說和牛頓力學(xué)得到了最好的證明?？茖W(xué)史上的一段佳話三、發(fā)現(xiàn)未知天體當(dāng)時有兩個青年——英國的亞當(dāng)斯和法國的勒威耶在互不44理論軌道實際軌道

海王星發(fā)現(xiàn)之后，人們發(fā)現(xiàn)它的軌道也與理論計算的不一致．于是幾位學(xué)者用亞當(dāng)斯和勒維列的方法預(yù)言另一顆新星的存在．在預(yù)言提出之后，1930年3月14日，湯博發(fā)現(xiàn)了這顆新星——冥王星．三、發(fā)現(xiàn)未知天體理論軌道實際軌道