高一物理课件万有引力定律及其应用.ppt

案例一：预测未知天体,1781年英国天文学家威廉.黑歇耳用望远镜发现了太阳系第七颗行星天王星.,1821年人们发现天王星的实际轨道与万有引力定律计算出的理论轨道有较大差异，出现一种叫“摄动”的“出轨”现象,引起了人们进行了各种猜测.,1832年英国天文学爱好者哈赛依提出一种假设，认为天王星这种“出轨”现象是由于目前尚未发现的天王星外侧的行星对它的吸引而引起的.,科学史海王星的发现,同一时期，法国的年轻天文学家勒威烈也在独立地研究计算，得出了与亚当斯相同的结果.,1846年9月23日晚,德国天文学家伽勒在柏林天文台望远镜对准了勒威耶和亚当斯笔下计算出的位置，终于找到了那颗神秘行星海王星。,1845年9月英国剑桥大学数学系学生亚当斯根据万有引力定律，结合数学方法进行运算，计算出了那颗行星的位置,发现海王星的影响和意义? 海王星的发现首先彻底消除了人们对牛顿引力学说的怀疑，同时也充分显示了理论对实践的巨大指导作用。 海王星的发现被称作笔尖下的发现（首先是计算出来的），它前后用了几十个方程和二十几年的时间，这实在是一件不容易的事，这既需要不畏艰难的精神和勇气，也需要科学探究方法。,寻找海王星的过程和方法?,发现问题,-提出假设,-理论计算,-实验观测,猜想:太阳系有没有第十颗行星呢?,计算,预测和观察法,1930年2月18日，美国天文学家汤苞用计算预测和观察法发现了太阳系第九颗行星-冥王星,案例二：预言彗星回归,相关资料:彗星,1705年英国天文学家哈雷根据万有引力理论对1682年出现的大彗星的运动轨道进行了计算，指出它就是1531年，1607年出现的同一颗彗星，并预言它将于1758年再次出现，这个预言果然得到证实。 哈雷彗星大约隔76年临近地球一次，上一次是1986年，下次来访是2062年,科学史哈雷彗星的研究,哈雷彗星彗密度很小：大约0.1克/立方厘米.,彗发的直径通常约为105千米，彗尾常常很长达108千米。彗尾被认为是由气体和尘埃组成,案例三：“称出”天体质量,如何测量计算巨大物体的质量 ?,如何测量计算地球的质量呢？,议一议：根据所学知识提出自己的设想、方案.,想一想:如何计算一座石碑,一头大象的质量?,算一算： 已知地球半径约为R=6400千米，月球到地球中心距离约为r=380000千米，地球表面重力加速度约为g=10米/秒2，月球绕地球作圆周运动的周期约为T=30天，用以上条件： 求出地球质量的数学表达式(写出推算过程) 估算地球质量有多大？,讨论与交流： 根据上题条件你能同时算出月球的质量吗？,如果知道地球绕太阳运动的半径和周期，你能求出谁的质量呢？为什么？,分析与思考?,知道环绕天体的运动情况(如周期T和轨道半径r)可求中心天体质量M，反过来知道中心天体质量能否求出环绕天体的运动情况?,案例四：计算天体的运动,例：据美联社2002年月日报道，天文学家在太阳系9大行星之外，又发现了一颗比地球小的多的新行星若把它绕太阳的运动轨道看作圆,已知太阳的质量为M,测得它到太阳的距离为r，求该行星的运行速度和公转周期,本节课我们学习了万有引力定律应用的哪几个方面？你得到哪些收获？,回顾小结：,思路与方法：,环绕天体绕中心天体的运动可近似为匀速圆周运动,做圆周运动的向心力是中心天体对环绕天体的万有引力,由万有引力公式和向心力公式列方程,解方程可求出环绕天体的线速度、角速度、周期等,美国著名文学家马克.吐温，他是物理学的一位外行人，面对万有引力理论产生的科学成就，满怀激情地说： “科学真是迷人。根据零星的事实，增添一点猜想，竟能获得那么多收获！”,课堂练习： 1、已知下列哪些数据，可以计算出地球质量：（ ） A地球绕太阳运动的周期及地球离太阳的距离B月球绕地球运行的周期及月球绕地球转的轨道 半径 C人造地球卫星绕地球运行的线速度和运行周期 D地球半径和地球表面的重力加速度（不计地球 自转的影响）,BCD,2、宇宙中两颗相距较近的天体称为“双星”，它们以相互引力为向心力，以两者连线上的某一点为圆心作匀速圆周运动，从而不致因万有引力的作用吸引到一起。（双星运动特点：角速度相同；旋转方向相同） （1）试证明它们的轨道半径之比，线速度之比都等于质量之反比 （2）设两者的质量分别是M和m，二者相距L，写出它们的角速度表达式。 （3）讨论：若Mm 情况如何？,3、已知海王星的直径是地球的4倍，海王星表面的重力加速度和地球表面相当，求海王星的质量（已知地球半径约为6400千米）,实践与探究： 假设你是第一个登上火星表面的地球人，承担着一项科学考察任务：测定火星的质量.你有什么办法？需要知道什么条件？,