万有引力理论的成就.ppt

6 4万有引力理论的成就 知识回顾 万有引力定律 1 内容 自然界中任何两个物体都相互吸引 引力的大小与物体的质量m1和m2的乘积成正比 与它们之间距离r的二次方成反比 2 公式 3 条件 质点或均质球体 4 理解 普遍性 相互性 宏观性 特殊性 万有引力与重力之间的关系 问题一 重力是由于地球的吸引而产生的 那为什么又说重力不等于地球对物体的吸引力呢 1 不考虑地球自转的条件下 地球表面的物体 2 随纬度的升高 向心力减小 则重力将增大 赤道 两极 地球表面的物体所受的重力的实质是物体所受万有引力的一个分力 结论 向心力远小于重力 万有引力近似等于重力 因此不考虑 忽略 地球自转的影响 问题二 为什么g值随着纬度的升高而增大呢 问题三 为什么山的高度越高g值越小 猜想 如何测量地球的质量 卡文迪许被称为能称出地球质量的人 地球的质量怎样称量 称量地球的质量 物体在天体 如地球 表面时受到的重力近似等于万有引力 称量地球的质量 地表重力加速度 g 9 8m s2地球半径 R 6400km引力常量 6 67 10 11Nm2 kg2 得地球质量M 6 0 1024kg 代入 算一算 马克 吐温 科学真是迷人 根据零星的事实 增添一点猜想 竟能赢得那么多的收获 再增添一点猜想 还有别的办法测量地球的质量吗 一 测算天体的质量 根据围绕地球的卫星的运动情况 求出卫星的向心加速度 而向心力是由万有引力提供的 这样 利用万有引力定律和圆周运动的知识 可列出方程 导出计算中心体地球的质量的公式 测地球质量的方法2 分析思路 注意 此方法只能求解中心天体的质量 不能求解环绕天体的质量 神舟五号飞船轨道半径6700km 环绕地球绕一圈所花时间为90min 地球质量M 6 0 1024kg 太阳光经500s到达地球 地球的公转周期为1年 试估算太阳的质量 已知 6 67 10 11Nm2 kg2 光速c 3 108m s 取一位有效数字 测算太阳的质量 M 2 1030kg 例题 未来的某一天 你成了宇航员 搭乘 英雄 号火星探测器飞近火星 并进入靠近火星表面的圆形轨道将进行预定的考察工作 你能不能仅用一只表通过测定时间来测定火星的密度 说明理由及推导过程 贴近火星飞行时 火星的平均密度为 联立上面三式得 解析 航天器绕星球飞行 万有引力提供向心力 所以 二 发现未知天体 阅读 问题1 应用万有引力定律除可以计算天体的质量外 还可以在天文学上有什么作用 问题2 应用万有引力定律发现了哪些行星 问题3 人们是怎样应用万有引力定律来发现未知天体的 二 发现未知天体 笔尖下发现的行星 海王星的发现 英国剑桥大学的学生 23岁的亚当斯发现根据万有引力定律计算得出的天王星轨道与它的真实轨道总有偏差 预言了新行星的存在 并计算出了新行星的轨道 同年 法国的勒维列也算出了同样的结果 并把预言的结果寄给了柏林天文学家加勒 加勒把望远镜对准勒维列预言的位置 果然发现有一颗新的行星 就是海王星 海王星 海王星地貌 冥王星的发现 海王星发现之后 人们发现它的轨道也与理论计算的不一致 于是几位学者用亚当斯和勒维列的方法预言另一颗新行星的存在 在预言提出之后 1930年 汤博 Tombaugh 发现了这颗行星 冥王星 冥王星的实际观测轨道与理论计算的一致 所以人们确认 冥王星是太阳系最外一颗行星了 冥王星与其卫星 美国2001年发射 并于2006至2008年访问冥王星的宇宙飞船 小结 2 两颗离得很近的恒星称为双星 这两颗星必须以一定速率绕某一中心转动 才不至于由于万行引力作