高中物理 6.4万有引力理论的成就（教学示范课）课件 新人教版必修2.ppt

回顾1如图所示 r虽大于两球的半径 但两球的半径不能忽略 而球的质量分布均匀 大小分别为m1与m2 则两球间万有引力的大小为 a b c d d 回顾2 关于万有引力定律及其公式 下列说法不正确的是 a 万有引力定律对质量大的物体适用 对质量小的物体不适用b 天体间的万有引力与它们的质量成正比 与其间的距离成反比c 万有引力与质量 距离和万有引力常量都成正比d 当r趋于零时 万有引力趋于无穷大e 物体间的万有引力总是等大反向 是一对平衡力f 不同星球上 引力常量的数值g是不同的g 公式中的g为引力常量 是一个没有单位的常数 其数值是牛顿测定的h 地球周围物体所受的重力其实就是地球对物体的万有引力i 物体所受重力的方向与所受万有引力的方向一定不相同 讨论 地球表面物体的重力与地球对物体的万有引力的关系 重力是万有引力的一个分力 实际上随地球自转的物体向心力远小于重力 在忽略自转的影响下万有引力大小近似等于重力大小 如何求天体表面某一高度处重力加速度 可求天体表面重力加速度 看课本43页第一题 我们还可以从中总结出一条规律 黄金代换式 若不考虑地球自转的影响 地面上物体的重力等于地球对它的引力 m 其中g r在卡文迪许之前已经知道 而卡文迪许测出g后 就意味着我们也测出了地球的质量 思考 卡文迪许为什么把他自己的实验说成是 称量地球的重量 一 科学真是迷人 自主检测1 已知g 6 67 10 m2 kg2 g 9 8m s2 地球半径为r 6370km 求地球的质量m 6 0 1024kg 二 天体质量的计算 行星 例如地球 作圆周运动的向心力是由什么力来提供的 应用万有引力可算出地球的质量 能否算出其它天体的质量呢 例如太阳 地球作圆周运动的向心力是由太阳对地球的万有引力来提供的 建立物理模型 行星 例如地球 绕太阳做匀速圆周运动 地球作圆周运动的向心力是由太阳对地球的万有引力来提供的 该表达式与地球 环绕天体 质量m有没有关系 总结推广 求解思路 环绕天体的向心力由中心天体对其万有引力独家提供 具体方法 特点 须知道待求天体 m 的某一环绕天体的运行规律 且与环绕天体的质量 m 无关 二 计算天体的质量 思维扩展 计算地球的质量 除了一开始的方法外 还可以怎么求 借助于月球 那么需要知道哪些量 月球绕地球运行的周期t 27 3天 月球与地球的平均距离r 3 84 108m m 5 98 1024kg 拓展 回答下面3个小问题 如果以水星绕太阳做匀速圆周运动为研究对象 需要知道哪些量才能求得太阳的质量 水星的公转周期t及公转半径r 水星和地球的公转周期t和公转半径是不同的 用两者的数据求解出来的太阳的质量一样吗 你现在能弄明白开普勒第三定律 中的k与什么有关吗 根据前面的探究 请同学们归纳总结计算天体的质量的基本思路 1 表面法 g r法 忽略天体自转 2 绕行法 找到一个绕其运动的天体或卫星 自主检测2 要计算地球的质量 除已知的一些常数外 还必须知道某些数据 现给出下列各组数据 可以计算出地球质量的有 a 已知地球的半径rb 已知卫星绕地球做匀速圆周运动的轨道半径r和线速度vc 已知卫星绕地球做匀速圆周运动的周期t和线速度vd 地球的公转周期t和公转半径r 拓展 天体密度的计算 1 用表面法求质量然后求天体自身的密度 2 用绕行法求天体的质量然后求天体的密度 自主检测 若已知太阳的一个行星绕太阳运转的轨道半径为r 周期为t 引力常数为g 则可求得 a 该行星的质量b 太阳的质量c 该行星的平均密度d 太阳的平均密度 请阅读课本 发现未知天体 回到如下问题 问题1 笔尖下发现的行星是哪一颗行星 问题2 人们用类似的方法又发现了哪颗星 三 发现未知天体 当时有两个青年 英国的亚当斯和法国的勒威耶在互不知晓的情况下分别进行了整整两年的工作 1845年亚当斯先算出结果 但格林尼治天文台却把他的论文束之高阁 1846年9月18日 勒威耶把结果寄到了柏林 却受到了重视 柏林天文台的伽勒于1846年9月23日晚就进行了搜索 并且在离勒威耶预报位置不远的地方发现了这颗新行星 海王星的发现使哥白尼学说和牛顿力学得到了最好的证明 科学史上的一段佳话 发现未知天体 英国的亚当斯和法国的勒维耶 1846年9月23日晚 由德国的伽勒在柏林天文台用望远镜在勒维耶预言的位置附近发现了这颗行星 海王星 柏林天文台 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星的存在 在预言提出之后 1930年3月14日 汤博发现了这颗新星 冥王星 发现未知天体 三 发现未知天体 海王星的发现和1705年英国天文学家哈雷根据万有引力定律正确预言了哈雷彗星的回归最终确立了万有引力定律的地位 也成为科学史上的美谈 诺贝尔物理学奖获得者 物理学家冯 劳厄说 没有任何东西向牛顿引力理论对行星轨道的计算那样 如此有力地树起人们对年轻的物理学的尊敬 从此以后 这门自然科学成了巨大的精神王国 四 小结 5 了解了万有引力定律在天文学中具有的重要意义 1 万有引力和重力的关系 重力是万有引力的一个分力 忽略自转时 两者近似相等 2 天体表面或任意高度处重力加速度的求算 3 黄金代换式的认识 4 求天体质量的两种方法 表面法和绕行法 1 一名宇航员来到某一星球上 如果该星球的质量为地球的一半 它的直径也为地球的一半 那么这名宇航员在该星球上的重力是他在地球上的重力的 a 4倍b 0 5倍c 0 25倍d 2倍 d m 2 r 2 2 2 近地人造卫星1和2绕地球做匀速圆周运动的周期分别为t1和t2 设在卫星1 卫星2各自所在的高度上的重力加速度大小分别为g1 g2 则 a b c d 3 可以发射一颗人造卫星 使其圆轨道满足的条件是 a 与地球表面上某一纬度线 非赤道 是共面的同心圆b 与地球表面上某一经度线是共面的同心圆c 与地球表面上的赤道线是共面同心圆 且卫星相对地面是运动的d 与地球表面上的赤道线是共面同心圆 且卫星相对地面是静止的 cd 4 宇宙中两颗相距很近的恒星常常组成一个双星系统 它们以相互间的万有引力彼此提供向心力 从而使它们绕着某一共同的圆心做匀速圆周运动 若已知它们的运转周期为t 两星到某一共同圆心的距离分别为r1和r2 那么 这双星系统中两颗恒星的质量关系是 a 这两颗恒星的质量必定相等