萬有引力理論的成就高一下學(xué)期物理人教版2019必修第二冊(cè)

第七章萬有引力與宇宙航行7.3萬有引力理論的成就在初中，我們已經(jīng)知道物體的質(zhì)量可以用天平來測(cè)量，生活中物體的質(zhì)量常用電子秤或臺(tái)秤來稱量。問題？對(duì)于地球，我們?cè)鯓印胺Q量”它的質(zhì)量呢？阿基米德在研究杠桿原理后，曾經(jīng)說過一句什么名言？“給我一個(gè)支點(diǎn)，我可以撬動(dòng)地球。”那我們又是怎么知道巨大的地球的質(zhì)量呢?那給我們一個(gè)杠桿(天平)是否就可以稱量地球的質(zhì)量了呢？不能一、“稱量”地球的質(zhì)量“稱量”地球的質(zhì)量阿基米德：“給我一個(gè)支點(diǎn)，我可以撬動(dòng)地球”那是否我們給他一個(gè)天平（杠桿）他就能測(cè)量地球的質(zhì)量了呢？No,地球的質(zhì)量無法用天平測(cè)量高中物理問題一：那么地球的質(zhì)量酒精如何測(cè)量？為什么把卡文迪許測(cè)量萬有引力常量G說成是“測(cè)量地球的質(zhì)量”？方法：若不考慮地球自轉(zhuǎn)的影響，地面上質(zhì)量為m的物體所受的重力mg等于地球?qū)ξ矬w的萬有引力，即：GM=gR2黃金代換式例1：設(shè)地面附近的重力加速度g＝9.8m/s2，地球半徑R＝6.4×106m，引力常量G＝6.67×10－11N·m2/kg2，試估算地球的質(zhì)量．答案

ME＝

忽略地球自轉(zhuǎn)③在其他星球：②在距地面h的空中：故，離地越高,重力越____小二、計(jì)算天體的質(zhì)量1、將行星（或衛(wèi)星）的運(yùn)動(dòng)看成勻速圓周運(yùn)動(dòng).2、萬有引力提供向心力F引=F向.即得Mrm例把地球繞太陽公轉(zhuǎn)看做是勻速圓周運(yùn)動(dòng),軌道平均半徑約為1.5×108km，公轉(zhuǎn)的周期是3.16×107s，引力常量G=6.67×10-11N·m2/kg2，則可估算出太陽的質(zhì)量大約是多少kg?（結(jié)果取兩位有效數(shù)字）解：由萬有引力提供向心力得解得利用繞轉(zhuǎn)天體求中心天體的質(zhì)量和密度Mrm1.若已知繞轉(zhuǎn)天體的r和v呢？r和ω呢？v和ω呢？2.能否求出繞轉(zhuǎn)天體的質(zhì)量呢？得寸進(jìn)尺

2030年我們班的某同學(xué)駕駛著神舟S號(hào)宇宙飛船來到某一不知名的行星,對(duì)該行星進(jìn)行觀測(cè)．需要測(cè)定該行星的密度，請(qǐng)同學(xué)們幫他想想辦法。天體密度的計(jì)算基本思路：

根據(jù)上面兩種方式算出中心天體的質(zhì)量M，結(jié)合球體體積計(jì)算公式和物體的密度計(jì)算公式求出中心天體的密度到了18世紀(jì)，人們已經(jīng)知道太陽系有7顆行星，其中1781年發(fā)現(xiàn)的第七顆行星——天王星的運(yùn)動(dòng)軌道有些“古怪”：根據(jù)萬有引力定律計(jì)算出來的軌道與實(shí)際觀測(cè)的結(jié)果總有一些偏差。？是天文觀測(cè)數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確？？是萬有引力定律的準(zhǔn)確性有問題？？是天王星軌道外面還有一顆未發(fā)現(xiàn)的行星？發(fā)現(xiàn)未知天體英國劍橋大學(xué)的學(xué)生亞當(dāng)斯和法國年輕的天文學(xué)家勒維耶相信未知行星的存在。他們根據(jù)天王星的觀測(cè)資料，各自獨(dú)立地利用萬有引力定律計(jì)算出這顆“新”行星的軌道。1846年9月23日晚，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”。后來，這顆行星被命名為海王星（圖7.3-2）。海王星的發(fā)現(xiàn)過程充分顯示了理論對(duì)于實(shí)踐的巨大指導(dǎo)作用，所用的“計(jì)算預(yù)測(cè)和觀察”的方法指導(dǎo)人們尋找新的天體。理論軌道實(shí)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(jì)算的不一致。于是幾位學(xué)者用亞當(dāng)斯和勒維耶列的方法預(yù)言另一顆行星的存在。在預(yù)言提出之后，1930年3月14日，湯博發(fā)現(xiàn)了這顆行星——冥王星。發(fā)現(xiàn)未知天體

海王星的發(fā)現(xiàn)和1705年英國天文學(xué)家哈雷根據(jù)萬有引力定律正確預(yù)言了哈雷彗星的回歸最終確立了萬有引力定律的地位，也成為科學(xué)史上的美談。諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者，物理學(xué)家馮·勞厄說：

“沒有任何東西向牛頓引力理論對(duì)行星軌道的計(jì)算那樣，如此有力地樹起人們對(duì)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……

”小結(jié)

這節(jié)課我們主要掌握的知識(shí)點(diǎn)是：1.萬有引力定律在天文學(xué)中的應(yīng)用，一般有兩條思路：(2)環(huán)繞天體所需的向心力由中心天體對(duì)環(huán)繞天體的萬有引力提供(1)地面（或某星球表面）的物體的重力近似等于萬有引力2.了解了萬有引力定律在天文學(xué)中具有的重要意義.

應(yīng)用萬有引力定律計(jì)算天體運(yùn)動(dòng)的幾個(gè)有關(guān)問題1.解決天體問題的兩條思路：（1）萬有引力提供向心力（2）重力近似等于萬有引力(m在M的表面附近，不考慮自轉(zhuǎn)影響)

2.解決天體問題時(shí)應(yīng)注意的問題（1）在用萬有引力等于向心力列式求天體的質(zhì)量時(shí)，只能測(cè)出中心天體的質(zhì)量