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

7.3 万有引力理论的成就 人教版（2019）物理（必修第二册） 第七单元 万有引力定律 老师： 授课时间： 1 新课导入 我们知道卡文迪什利用扭称测出了引力常量的数值，才使万有引力公式具有了的意义：可以计算天体间的引力大小，可间接计算天体的质量、平均密度等。 那么万有引力和物体的重力有什么关系呢？ 如何利用万有引力定律测量天体的质量呢？ 万有引力与重力的关系 一、星球表面附近物体（考虑星球自转）： 如图以地球表面物体为研究对象，其所受的万有引力有两个效果：1）为物体提供随地球自转向心力Fn 2）物体在星球上所受的重力G 万有引力与重力的关系 二、星球表面附近物体（忽略星球自转）： 物体在星球表面所受的万有引力就是物体的重力。 三、升空环绕： 物体主动环绕中心天体运动，此时不在受星球自转影响，物体所受的万有引力就是物体在该轨道处的重力。 “称量”地球的质量 为什么卡文迪什在用实验测量引力常量时称：自己是在做称量地球质量的实验呢？ 你能否根据我们前面讲的万有引力与重力的关系（忽略地球自转），推导出地球密度的表达式呢？ 除了这种方法来测地球的质量外，你还有没有别的方法来测地球的质量呢？ 你能根据测地球质量的方法总结出：如何来测量一个星球的质量的思路吗？ “称量”太阳的质量 如果让你测太阳的质量，那么我们应该如何来测呢？ 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 天王星 发现未知天体 一、观察与困惑 发现未知天体 二、问题与思考 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？ 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 三、笔尖下的行星 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行星的存在。 在预言提出之后，1930年3月14日，汤博发现了这颗行星——冥王星。 四、冥王星的发现 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（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。 五、预言哈雷彗星回归 发现未知天体 【练习1】在科学发展历程中，许多科学家做出了杰出贡献，下列叙述符合物理学史实的是（　　） A．开普勒以行星运动定律为基出总结出万有引力定律 B．牛顿提出了万有引力定律，并通过实验测出了引力常量 C．伽利略通过月一地检验发现地球与苹果间的引力跟天体之间的引力是同一种力 D．1781年发现的天王星的轨迹有些“古怪”，海王星是运用万有引力定律在“笔尖”下发现的行星 【参考答案】D 课堂练习 【练习2】2022年10月15日，我国在西昌卫星发射中心使用“长征二号”丁运载火箭，成功将“遥感三十六号”卫星顺利送入预定轨道，发射任务获得圆满成功。该卫星绕地球做匀速圆周运动，运行的周期为T，运行轨道离地球表面的高度为h，地球的半径为R，引力常量为G，则地球的质量可表示为（　　） A． B． C． D． 【参考答案】B 课堂练习 【练习3】2021年12月14日，我国成功将天链二号02卫星送入预定轨道，发射任务取得圆满成功。假设该卫星绕地球做匀速圆周运动，轨道半径为地球半径的1.5倍。已知地球半径为R，表面处的重力加速度大小为g，引力常量为G，忽略地球的自转，根据以上信息下列选项中不能求出的是（　　） A．地球的质量 B．卫星绕地球转动的角速度 C．卫星所受的万有引力 D．卫星所在处重力加速度大小 【参考答案】C 课堂练习 【练习4】2022年1月20日，中国国家航天局发布了由环绕火星运行的天问一号探测器及其正在火星表面行走的祝融号火星车发送回来的一组包含探测器与火星合影新图像引起了西方媒体的广泛关注。已知天问一号探测器绕火星运动的周期为T，火星的半径为R，“祝融号”火星车的质量为m，在