万有引力理论的成就-教学比赛获奖

第六章万有引力与航天4万有引力理论的成就庄子曰：“天地有大美而不言,四时有明法而不议,万物有成理而不说。”

科学真是迷人。根据零星的事实，增加一点猜测，竟能赢得那么多的收获！——马克·吐温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?成就之一计算未知天体的质量成就之一计算未知天体的质量当时：地球的半径R地球外表重力加速度g卡文迪许已测出的引力常量G卡文迪许是如何“称量地球的质量”的呢?能否通过万有引力定律来“称量”?物体在天体(如地球)外表时受到的重力近似等于万有引力成就之一计算未知天体的质量地球的质量到底有多大?:地球外表g=9.8m/s2，地球半径R=6400km，引力常量G=6.67×10-11Nm2/kg2。请你根据这些数据计算地球的质量。成就之一计算未知天体的质量M=6.0×1024kg应用万有引力定律求解天体的质量根本思路是什么？行星绕太阳做匀速圆周运动的向心力是由他们之间的万有引力提供的，由此可以列出方程，从中解出太阳的质量。成就之一计算未知天体的质量1.天体实际做什么运动？而我们通常认为做什么运动？2.描述匀速圆周运动的物理量有哪些？3.根据环绕天体的运动情况求解向心加速度有几种求法？计算太阳的质量

以地球围绕太阳旋转为例：设太阳质量为M,地球质量为m,地球与太阳间的距离为r,地球公转的角速度为w,地球公转的线速度为v,地球公转的周期为T.地球围绕太阳做匀速圆周运动计算太阳的质量

地球公转的线速度v或角速度ω及其轨道半径r，能不能求出太阳的质量？

F引=Fn计算太阳的质量地球的公转周期T、轨道半径r，能不能由此求出太阳的质量M？只能求出中心天体的质量！！！不能求出转动天体的质量！！！M=2.0×1030kg思考：不同行星与太阳的距离r和绕太阳公转的周期T都是不同的但是由不同行星的r、T计算出来的太阳质量必须是一样的！上面这个公式能保证这一点吗？两条根本思路1、重力等于万有引力2、万有引力提供向心力计算天体质量的两条根本思路请阅读课本“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？二、发现未知天体背景：1781年由英国物理学家威廉．赫歇尔发现了天王星，但人们观测到的天王星的运行轨迹与万有引力定律推测的结果有一些误差……

成就之二、发现未知天体

海王星的轨道由英国的剑桥大学的学生亚当斯和法国年轻的天文爱好者勒维耶各自独立计算出来。1846年9月23日晚，由德国的伽勒在勒维耶预言的位置附近发现了这颗行星,人们称其为“笔尖下发现的行星”。海王星成就之二、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成就之二、发现未知天体理论轨道实际轨道

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．成就之二、发现未知天体诺贝尔物理学奖获得者物理学家冯·劳厄说：“没有任何东西像牛顿引力理论对行星轨道的计算那样，如此有力地树立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……”成就之二、发现未知天体成就之三、理论上解释了潮汐现象

八月十八潮，壮观天下无。—苏轼成就之四人类历史上第一次最伟大的飞跃将“天上”的力与“人间”的力统一了起来——推广到宇宙万物都普遍遵循的法那么使当时的社会形成了科学之风——人人都以学习牛顿引力理论为时尚练习：1.利用以下哪组数据可以计算出地球的质量〔〕A.地球半径R和地球外表的重力加速度gB.卫星绕地球运动的轨道半径r和周期TC.卫星绕地