7.3万有引力理论的成就 课件-2023-2024学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

万有引力理论的成就 第六章 万有引力与航天 温故知新 1.开普勒行星运动定律 （1）轨道定律 （2）面积定律 （3）周期定律 2.万有引力定律 （1）内容 （2）适用条件 近似为圆轨道 发散思维 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。” 思考： 那给我们一个杠杆(天平)是否就可以 称量地球的质量呢？ 或者，你有什么办法来称重地球呢？ 计算天体的质量 计算地球的质量 计算天体的质量 卡文迪许 我能称量 地球质量!!! 计算天体的质量 [方法一] 已知：地球的半径R,地球表面重力加速度g,卡文迪许已测出的引力常量G. 能否用这些量计算地球的质量。 计算天体的质量 提示： 在不考虑地球自转的影响，物体在地球表面时受到的重力等于万有引力： 自己动手，试着算一算地球质量M。 mg = R 2 Mm G 计算天体的质量 得出地球质量M的表达式： 根据实际量：地球表面g=9.8m/s2， 地球半径R=6.4×106m， 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。（结果保留两位有效数字） M=6.0×1024kg 计算天体的质量 [方法二]已知: 地球半径为R， 月球绕地球转动的周期为T， 月球距地面的高度为h。 （月球可视为质点） 试写出地球质量M的表达式。 M h 计算天体的质量 思路：根据万有引力提供向心力 M h 计算天体的质量 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 计算天体的质量 计算太阳的质量 计算天体的质量 问题：已测出某行星绕太阳的公转周期T、轨道半径ｒ,能不能由此求出太阳的质量M。（引力常量为G） 提示：类比求地球质量的方法来求太阳的质量：万有引力提供向心力。 计算天体的质量 问题：已测出某行星绕太阳的公转周期T、轨道半径ｒ,能不能由此求出太阳的质量M。（引力常量为G） 计算天体的质量 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？ 计算天体的质量 只能求出中心天体的质量！ 不能求出环绕天体的质量！ 计算天体的质量 生活中有一个十分常用的物理量，与物体的质量与体积息息相关，那就是密度。 密度是物体的固有属性，可以通过密度鉴别物质的种类。因此想要了解天体，就需要知道天体的密度。 你可以根据我们现在所学的知识，计算天体的密度吗？ 计算天体的密度 计算天体的密度 已知: 地球半径为R，月球绕地球转动的周期为T，与地球的中心距离为r （月球可视为质点，引力常量为G）。 试写出地球密度的表达式。 计算天体的密度 思路： （1）密度公式：ρ=M/V，即欲求地球的密度ρ，需要先知道地球的质量M与体积V。 （2）根据前文方法计算出地球的质量M； （3）地球近似为一个球体，球体体积公式： （4）将M与V带入密度公式，数学计算得出地球的密度。 计算天体的密度 思路： （1）密度公式：ρ=M/V，即欲求地球的密度ρ，需要先知道地球的质量M与体积V。 （2）根据前文方法计算出地球的质量M； （3）地球近似为一个球体，球体体积公式： （4）将M与V带入密度公式，数学计算得出地球的密度。 计算天体的密度 如果将月亮换成地球的近地卫星， 表达式 可以如何改写？ 计算天体的密度 思考：在近地问题中，轨道半径可以近似等于星球自身半径：r=R 带入可得： 其中3π与G是常数，也写作： 发现未知天体 发现未知天体 阅读材料 在1781年发现的第七个行星—天王星的运动轨道，总是同根据万有引力定律计算出来的有一定偏离.当时有人预测，肯定在其轨道外还有一颗未发现的新星, 后来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来了它的实际轨道. 发现未知天体 1846年9月23日晚,由德国的伽勒在柏林天文台用望远镜在预言的位置附近发现了这颗行星——海王星，与预计的轨道只差1度！海王星就这样被称其为“笔尖下发现的行星”。 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的方法预言另一颗新行星的存在．在预言提出之后，1930年，汤姆波夫发现了冥王星 发现未知天体 别说梦想遥不可及 山东泰安一中学生发现SOHO彗星