7.3 万有引力理论的成就（好课件）-2022-2023学年高一物理同步备课精编优选课件+导学案（人教版2019必修第二册）

§3 万有引力理论的成就 高一物理（人教版2019） 必修 第二册 第七章 万有引力与宇宙航行 思考与讨论： 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。对与地球，我们怎样“称量”它的质量呢？ 新课引入 一、“称量”地球的质量 1.与地球保持相对静止的在地面上的物体，若考虑地球自转的影响 Fw FN 从地球外看，由牛顿第二定律得： 在地面上看，物体静止则有： 由以上两式可得： ω 可以看出： 新课讲授 1.与地球保持相对静止的在地面上的物体，若考虑地球自转的影响 Fw FN 从地球外看，由牛顿第二定律得： 在地面上看，物体静止则有： 由以上两式可得： ω 由此可以看出，物体的重力随纬度的升高而增大。 由于物体的质量是不变的，所以可以得出地球上的重力加速度随纬度的升高而增大。 一、“称量”地球的质量 新课讲授 Fw G F向 1.与地球保持相对静止的在地面上的物体，若考虑地球自转的影响 重力是万有引力的一个分力，方向是竖直向下，不是指向地心的。 新课讲授 2.静止在地面上的物体，若不考虑地球自转的影响 阿基米德在研究杠杆原理后，曾经说过一句名言: “给我一个支点，我可以撬动地球。” 那给我们一个杠杆(天平)是否就可以称量地球的质量了呢？ 那我们又可以怎样估算巨大的地球的质量呢? 新课讲授 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。卡文迪许把他自己的实验说成是“称量地球的重量”是不无道理的。 一、“称量”地球的质量 新课讲授 如果不知道地球表面的重力加速度，你还能用其他的方法估算出地球的质量吗？ 新课讲授 环绕天体围绕中心天体作圆周运动，向心力由中心天体对环绕天体的万有引力来提供 r M m F 二、计算天体的质量 新课讲授 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： 提醒注意： 此种方法估算的是中心天体的质量，而非是环绕天体的质量。 中心天体M 环绕天体m 思考与讨论： 新课讲授 （1）已知太阳与地球间的平均距离约为1.5×1011m，你能估算太阳的质量吗？换用其他行星的相关数据进行估算，结果会相近吗？为什么？ （2）你是否有方法估算月球的质量呢？ 当你估算出中心天体的质量后，是否可以估算出中心天体的球体密度？如何来估算？ （1）已知球体体积公式为： （2）密度公式为： 新课讲授 三、发现未知天体 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。 新课讲授 三、发现未知天体 新课讲授 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？ 三、发现未知天体 新课讲授 1845年亚当斯经过艰辛的计算得出未知行星质量约为天王星的3倍，运动轨道是半长轴为38.4天文单位的椭圆,并预言了未知行星1845年10月1日在天空中出现的位置. 亚当斯将结果寄给格林威治天文台台长艾里,但未引起重视，错失了发现海王星的机会。 英国天文学家 亚当斯(1819－1892) 三、发现未知天体 新课讲授 1846年9月，勒维耶根据观测资料独立计算得到了未知天体的位置,公开发表。(计算稿纸量超过10000页) 勒维耶四处奔走，希望各大天文台能够进行观测，发现新行星.他们对勒维耶的计算大加赞赏，但却不愿意用望远镜观测搜索。 法国天文学家 勒维耶(1811-1877) 三、发现未知天体 新课讲授 1846年9月18日,勒维耶给伽勒写了一封信，希望伽勒帮助寻找新行星。 9月23日,得到柏林天文台台长恩克允许后，伽勒和达雷斯特就在离勒维耶预言的位置不到1°的地方，发现了一颗新的行星——海王星。9月25日，伽勒写信向勒维耶报告了发现新行星的消息。 德国天文学家 伽勒 (1812–1910) 新课讲授 三、发现未知天体 笔尖下发现的行星：海王星 四、预言哈雷彗星回顾 英国天文学家哈雷挑选24颗彗星，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（图 7.3-3），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，它最近一次回归是 1986 年，它的下次回归将在2061 年左右。 新课讲授 1．有