高中一年级下学期物理 选修2 7.3《 万有引力理论的成就》课件

万有引力的理论成就重庆市优质课程资源问题：?

在初中，我们已经知道物体的质量可以用天平来测量，生活中物体的质量常用电子秤或台秤来称量。对于地球，我们怎样“称量”它的质量呢？课堂引入“给我一个支点，我可以撬动地球。”

——阿基米德

问题1：我们能否用杠杆的原理称量地球质量呢？为什么？疑惑：地球质量约为6×1024kg，设杠杆支点距离地球1m，阿基米德在另一端能产生的作用力为600N，根据杠杆原理可知杠杆大约长1亿光年。阿基米德能做到吗？如果有人说他能称出地球的质量，你信吗？我可以天平or

杆秤课堂引入×卡文迪许一、“称量”地球的质量若不考虑地球自转的影响，地面上质量为m的物体所受的重力mg等于地球对物体的引力，即地面的重力加速度

g

和地球半径

R

在卡文迪什之前就已知道，一旦测得引力常量

G，就可以算出地球的质量M

。因此，卡文迪什被称为“第一个称出地球质量的人”。方法一：重力加速度法(g、R）算一算：设地面附近的重力加速度g=9.8m/s2，地球半径R=6.4×106m，引力常量G=6.67×10-11N·m2/kg2，试估算地球的质量。还有其他方法吗？科学真是迷人。根据零星的事实，增加一点猜想，竟能赢得那么多的收获！——马克·吐温一、“称量”地球的质量方法一：重力加速度法(g、R）算一算：已知月球绕地球周期T=27.3天，月地平均距离r=3.84×108m，引力常量G=6.67×10-11N·m2/kg2，试估算地球的质量。方法二：环绕法（T、r）忽略太阳及其他天体对月球的引力。一、“称量”地球的质量如果测出了某行星的公转周期T、轨道半径r，能不能由此求出太阳的质量M？二、“称量”太阳的质量猜想：拓展：把地球绕太阳的公转看作是匀速圆周运动，已知轨道半径约为1.5×1011m，引力常量G=6.67×10－11N·m2/kg2，估算太阳的质量。方法二：环绕法（T、r）注意：环绕法只能求出中心天体的质量。

二、“称量”太阳的质量拓展一：若知道地球绕太阳的公转线速度v和轨道半径r，能否估算太阳的质量？拓展二：若知道地球绕太阳的公转角速度ω和轨道半径r，能否估算太阳的质量？拓展三：若知道地球绕太阳的公转线速度v和公转周期T，能否估算太阳的质量？二、“称量”太阳的质量基本思路：三、计算天体的密度g、R法T、r法同理:可用v-r、ω-r、v-T等求质量的方法求天体的密度。r=R到了18世纪，人们已经知道太阳系有7颗行星，其中1781年发现的第七颗行星——

天王星的运动轨道有些“古怪”：根据万有引力定律计算出来的轨道与实际观测的结果总有一些偏差。天王星疑问：是天文观测数据不准确？是万有引力定律的准确性有问题？还是天王星轨道外面还有一颗未发现的行星？天王星四、发现未知天体英国剑桥大学的学生亚当斯和法国年轻的天文学家勒维耶相信未知行星的存在。他们根据天王星的观测资料，各自独立地利用万有引力定律计算出这颗“新”行星的轨道。1846年9月23日晚，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。(英)亚当斯(法)勒维耶点击图片播放视频四、发现未知天体

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耶列的方法预言另一颗星的存在。在预言提出之后，1930年3月14日，汤博发现了这颗星体——冥王星。四、发现未知天体哈雷依据万有引力定律，用一年时间计算了它们的轨道。发现1531年、1607年和1682年出现的这三颗彗星轨道看起来如出一辙，他大胆预言，这三次出现的彗星是同一颗星，周期约为76年，并预言它将于1758年底或1759年初再次回归。1759年3月这颗彗星如期通过了近日点，它最