萬有引力理論的成就-教學(xué)比賽獲獎

第六章萬有引力與航天4萬有引力理論的成就莊子曰：“天地有大美而不言,四時有明法而不議,萬物有成理而不說。”

科學(xué)真是迷人。根據(jù)零星的事實，增加一點猜測，竟能贏得那么多的收獲！——馬克·吐溫卡文迪許被稱為能稱出地球質(zhì)量的人地球的質(zhì)量怎樣稱量?成就之一計算未知天體的質(zhì)量成就之一計算未知天體的質(zhì)量當(dāng)時：地球的半徑R地球外表重力加速度g卡文迪許已測出的引力常量G卡文迪許是如何“稱量地球的質(zhì)量”的呢?能否通過萬有引力定律來“稱量”?物體在天體(如地球)外表時受到的重力近似等于萬有引力成就之一計算未知天體的質(zhì)量地球的質(zhì)量到底有多大?:地球外表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。成就之一計算未知天體的質(zhì)量M=6.0×1024kg應(yīng)用萬有引力定律求解天體的質(zhì)量根本思路是什么？行星繞太陽做勻速圓周運動的向心力是由他們之間的萬有引力提供的，由此可以列出方程，從中解出太陽的質(zhì)量。成就之一計算未知天體的質(zhì)量1.天體實際做什么運動？而我們通常認(rèn)為做什么運動？2.描述勻速圓周運動的物理量有哪些？3.根據(jù)環(huán)繞天體的運動情況求解向心加速度有幾種求法？計算太陽的質(zhì)量

以地球圍繞太陽旋轉(zhuǎn)為例：設(shè)太陽質(zhì)量為M,地球質(zhì)量為m,地球與太陽間的距離為r,地球公轉(zhuǎn)的角速度為w,地球公轉(zhuǎn)的線速度為v,地球公轉(zhuǎn)的周期為T.地球圍繞太陽做勻速圓周運動計算太陽的質(zhì)量

地球公轉(zhuǎn)的線速度v或角速度ω及其軌道半徑r，能不能求出太陽的質(zhì)量？

F引=Fn計算太陽的質(zhì)量地球的公轉(zhuǎn)周期T、軌道半徑r，能不能由此求出太陽的質(zhì)量M？只能求出中心天體的質(zhì)量?。。〔荒芮蟪鲛D(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？兩條根本思路1、重力等于萬有引力2、萬有引力提供向心力計算天體質(zhì)量的兩條根本思路請閱讀課本“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？二、發(fā)現(xiàn)未知天體背景：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行軌跡與萬有引力定律推測的結(jié)果有一些誤差……

成就之二、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”。海王星成就之二、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)史上的一段佳話成就之二、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．成就之二、發(fā)現(xiàn)未知天體諾貝爾物理學(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……”成就之二、發(fā)現(xiàn)未知天體成就之三、理論上解釋了潮汐現(xiàn)象

八月十八潮，壯觀天下無?！K軾成就之四人類歷史上第一次最偉大的飛躍將“天上”的力與“人間”的力統(tǒng)一了起來——推廣到宇宙萬物都普遍遵循的法那么使當(dāng)時的社會形成了科學(xué)之風(fēng)——人人都以學(xué)習(xí)牛頓引力理論為時尚練習(xí)：1.利用以下哪組數(shù)據(jù)可以計算出地球的質(zhì)量〔〕A.地球半徑R和地球外表的重力加速度gB.衛(wèi)星繞地球運動的軌道半徑r和周期TC.衛(wèi)星繞地