物理人教版（2019）必修第二册7.3万有引力理论的成就（共26张ppt）
文档属性
| 名称 | 物理人教版（2019）必修第二册7.3万有引力理论的成就（共26张ppt） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 1.3MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-11-21 22:28:14 | ||
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文档简介
(共26张PPT)
22:16
万有引力理论的成就
1
2
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
“自然科学真是迷人”
重力的定义：由于地球的吸引而使物体受到的力叫做重力。
地球上的任何物体都要受到地球的引力作用
那么重力是不是就是地球对物体的万有引力呢？
（一）重力与地球对物体的万有引力
重力、万有引力和向心力之间的关系：
F引
G
F向
F引
G
F引
G
F向
r
两极: F引=G 赤道: F引=G+F向
重力和向心力是万有引力的两个分力
（1）静止在地面上的物体，若考虑地球自转的影响
（2）静止在地面上的物体，若不考虑地球自转的影响
黄金代换
以赤道上物体受力为例进行分析:
已知地球质量为5.98×1024kg，赤道处半径为6.37×106km，自转周期为1天。
1kg物体：
1. 地面上物体的重力
严格地：纬度增大→ mg增大
高度增大→ mg减小
近似地：
2.离星球表面h高处物体的重力
重力和万有引力的关系：
地面的重力加速度g和地球半径R早就被测量出来，我们只要知道了引力常量G，就能算出地球的质量M。
由于地球自转对物体的影响很小，我们可以不考虑地球自转的影响，近似认为地面上物体的重力就等于地球与物体间的万有引力。
万有引力定律称量地球质量:
1789年，英国物理学家卡文迪许在实验室测出了引力常量，成为“称”出地球质量的第一人。
地表重力加速度： g = 9.8m/s2
地球半径：R = 6400km
引力常量：Ｇ= 6.67×10-11Nm2/kg2
得地球质量 M= 6.0×1024kg
代入
算一算
中心天体
绕行天体
注意：此方法只能求解中心天体的质量，不能求解环绕天体的质量。
二、计算天体的质量
中心思想：
神舟五号飞船轨道半径6700km.
环绕地球绕一圈所花时间为90min.
地球质量 M= 6.0×1024kg
三、怎样计算天体的密度？
已知地球的一颗人造卫星的运行周期为 T 、轨道半径为 r ，地球的半径 R ，求地球密度？
解：
当卫星在行星表面做近地运行时，可近似认为
R = r
球体体积公式：
中心天体M
转动天体m
轨道半经r
明确各个物理量
天体半径R
小结：
万有引力定律在天文学中的应用，一般有两条思路：
(2) 环绕天体所需向心力由中心天体对环绕天体的万有引力提供
(1) 地面（或某星球表面）的物体的重力近似等于万有引力
15
三、发现未知天体(阅读)
应用万有引力定律发现了哪些行星
海王星
海王星地貌
冥王星与其卫星
22:16
Copyright 梯中
土星及其卫星
美国发射的访问宇宙的飞船：
先驱者10号(Pioneer 10)：1972年3月3日发射，主要任务是探测木星和小行星带。2003年1月失去与地球的联系，当时的距离122亿公里。
先驱者11号(Pioneer 11) ：1973年4月6日发射,主要任务是探测木星和外太阳系。与10号不同的是，它向银河中心飞去，1995年失去与地球的联系，当时的距离62亿公里。
旅行者1号(Voyager 1)：1977年9月5日发射，主要任务是探测木星和土星。1980年11月完成任务。它是第一个提供了木星、土星以及其卫星详细照片的探测器。2012年5月，旅行者1号探测到宇宙射线增加，3个月后进入星际空间，目前距离太阳大约216亿公里。正以17公里/秒的速度飞向星际空间。
旅行者2号(Voyager 2)：1977年8月20日发射，主要任务是探测完土星、天王星和海王星。 2007年起，旅行者2号进入了太阳系日球层的最外层， 2018年12月10日，“旅行者2号”探测器已飞离太阳风层，成为第二个进入星际空间的探测器，目前已经飞到了距离地球180亿公里之外的位置。
22:16
Copyright 梯中
例1 宇航员站在一个星球表面上的某高
处h自由释放一小球，经过时间t落
地，该星球的半径为r，你能求解
出该星球的质量吗？
解：
得
得
例2.在某星球上，宇航员用弹簧秤测得质量为m的砝码重量为F，乘宇航飞船在靠近该星球表面空间飞行，测得其环绕周期为T，求该星球的质量。
22
练习：
1.利用下列哪组数据可以计算出地球的质量
（ ）
A. 地球半径R和地球表面的重力加速度g
B. 卫星绕地球运动的轨道半径r和周期T
C.地球绕太阳运动的轨道半径r和角速度ω
D.月球绕地球运动的周期T和月球的半径r
AB
22:16
23
双星系统
显示轨迹线
隐藏轨迹线
双星的运动
国际天文学联合会大会24日投票决定，不再将传统九大行星之一的冥王星视为行星，而将其列入“矮行星”。许多人感到不解，为什么从儿时起就一直熟知的太阳系“九大行星”概念如今要被重新定义，而冥王星又因何被“降级”？
“行星”这个说法起源于希腊语，原意指太阳系中的“漫游者”。近千年来，人们一直认为水星、金星、地球、火星、木星和土星是太阳系中的标准行星。19世纪后，天文学家陆续发现了天王星、海王星和冥王星，使太阳系的“行星”变成了9颗。此后，“九大行星”成为家喻户晓的说法。
不过，新的天文发现不断使“九大行星”的传统观念受到质疑。天文学家先后发现冥王星与太阳系其他行星的一些不同之处。冥王星所处的轨道在海王星之外，属于太阳系外围的柯伊伯带，这个区域一直是太阳系小行星和彗星诞生的地方。20世纪90年代以来，天文学家发现柯伊伯带有更多围绕太阳运行的大天体。比如，美国天文学家布朗发现的“2003UB313”，就是一个直径和质量都超过冥王星的天体。
布朗等人的发现使传统行星定义遭遇巨大挑战。国际天文学联合会大会通过的新行星定义，意在弥合传统的行星概念与新发现的差距。
大会通过的决议规定，“行星”指的是围绕太阳运转、自身引力足以克服其刚体力而使天体呈圆球状、能够清除其轨道附近其他物体的天体。在太阳系传统的“九大行星”中，只有水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星和海王星符合这些要求。冥王星由于其轨道与海王星的轨道相交，不符合新的行星定义，因此被自动降级为“矮行星”。
冥王星为什么会被“降级”？
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？
所以对于不同的行星太阳的质量是可以保证是一样的。
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万有引力理论的成就
1
2
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
“自然科学真是迷人”
重力的定义：由于地球的吸引而使物体受到的力叫做重力。
地球上的任何物体都要受到地球的引力作用
那么重力是不是就是地球对物体的万有引力呢？
（一）重力与地球对物体的万有引力
重力、万有引力和向心力之间的关系：
F引
G
F向
F引
G
F引
G
F向
r
两极: F引=G 赤道: F引=G+F向
重力和向心力是万有引力的两个分力
（1）静止在地面上的物体，若考虑地球自转的影响
（2）静止在地面上的物体，若不考虑地球自转的影响
黄金代换
以赤道上物体受力为例进行分析:
已知地球质量为5.98×1024kg，赤道处半径为6.37×106km，自转周期为1天。
1kg物体：
1. 地面上物体的重力
严格地：纬度增大→ mg增大
高度增大→ mg减小
近似地：
2.离星球表面h高处物体的重力
重力和万有引力的关系：
地面的重力加速度g和地球半径R早就被测量出来，我们只要知道了引力常量G，就能算出地球的质量M。
由于地球自转对物体的影响很小，我们可以不考虑地球自转的影响，近似认为地面上物体的重力就等于地球与物体间的万有引力。
万有引力定律称量地球质量:
1789年，英国物理学家卡文迪许在实验室测出了引力常量，成为“称”出地球质量的第一人。
地表重力加速度： g = 9.8m/s2
地球半径：R = 6400km
引力常量：Ｇ= 6.67×10-11Nm2/kg2
得地球质量 M= 6.0×1024kg
代入
算一算
中心天体
绕行天体
注意：此方法只能求解中心天体的质量，不能求解环绕天体的质量。
二、计算天体的质量
中心思想：
神舟五号飞船轨道半径6700km.
环绕地球绕一圈所花时间为90min.
地球质量 M= 6.0×1024kg
三、怎样计算天体的密度？
已知地球的一颗人造卫星的运行周期为 T 、轨道半径为 r ，地球的半径 R ，求地球密度？
解：
当卫星在行星表面做近地运行时，可近似认为
R = r
球体体积公式：
中心天体M
转动天体m
轨道半经r
明确各个物理量
天体半径R
小结：
万有引力定律在天文学中的应用，一般有两条思路：
(2) 环绕天体所需向心力由中心天体对环绕天体的万有引力提供
(1) 地面（或某星球表面）的物体的重力近似等于万有引力
15
三、发现未知天体(阅读)
应用万有引力定律发现了哪些行星
海王星
海王星地貌
冥王星与其卫星
22:16
Copyright 梯中
土星及其卫星
美国发射的访问宇宙的飞船：
先驱者10号(Pioneer 10)：1972年3月3日发射，主要任务是探测木星和小行星带。2003年1月失去与地球的联系，当时的距离122亿公里。
先驱者11号(Pioneer 11) ：1973年4月6日发射,主要任务是探测木星和外太阳系。与10号不同的是，它向银河中心飞去，1995年失去与地球的联系，当时的距离62亿公里。
旅行者1号(Voyager 1)：1977年9月5日发射，主要任务是探测木星和土星。1980年11月完成任务。它是第一个提供了木星、土星以及其卫星详细照片的探测器。2012年5月，旅行者1号探测到宇宙射线增加，3个月后进入星际空间，目前距离太阳大约216亿公里。正以17公里/秒的速度飞向星际空间。
旅行者2号(Voyager 2)：1977年8月20日发射，主要任务是探测完土星、天王星和海王星。 2007年起，旅行者2号进入了太阳系日球层的最外层， 2018年12月10日，“旅行者2号”探测器已飞离太阳风层，成为第二个进入星际空间的探测器，目前已经飞到了距离地球180亿公里之外的位置。
22:16
Copyright 梯中
例1 宇航员站在一个星球表面上的某高
处h自由释放一小球，经过时间t落
地，该星球的半径为r，你能求解
出该星球的质量吗？
解：
得
得
例2.在某星球上，宇航员用弹簧秤测得质量为m的砝码重量为F，乘宇航飞船在靠近该星球表面空间飞行，测得其环绕周期为T，求该星球的质量。
22
练习：
1.利用下列哪组数据可以计算出地球的质量
（ ）
A. 地球半径R和地球表面的重力加速度g
B. 卫星绕地球运动的轨道半径r和周期T
C.地球绕太阳运动的轨道半径r和角速度ω
D.月球绕地球运动的周期T和月球的半径r
AB
22:16
23
双星系统
显示轨迹线
隐藏轨迹线
双星的运动
国际天文学联合会大会24日投票决定，不再将传统九大行星之一的冥王星视为行星，而将其列入“矮行星”。许多人感到不解，为什么从儿时起就一直熟知的太阳系“九大行星”概念如今要被重新定义，而冥王星又因何被“降级”？
“行星”这个说法起源于希腊语，原意指太阳系中的“漫游者”。近千年来，人们一直认为水星、金星、地球、火星、木星和土星是太阳系中的标准行星。19世纪后，天文学家陆续发现了天王星、海王星和冥王星，使太阳系的“行星”变成了9颗。此后，“九大行星”成为家喻户晓的说法。
不过，新的天文发现不断使“九大行星”的传统观念受到质疑。天文学家先后发现冥王星与太阳系其他行星的一些不同之处。冥王星所处的轨道在海王星之外，属于太阳系外围的柯伊伯带，这个区域一直是太阳系小行星和彗星诞生的地方。20世纪90年代以来，天文学家发现柯伊伯带有更多围绕太阳运行的大天体。比如，美国天文学家布朗发现的“2003UB313”，就是一个直径和质量都超过冥王星的天体。
布朗等人的发现使传统行星定义遭遇巨大挑战。国际天文学联合会大会通过的新行星定义，意在弥合传统的行星概念与新发现的差距。
大会通过的决议规定，“行星”指的是围绕太阳运转、自身引力足以克服其刚体力而使天体呈圆球状、能够清除其轨道附近其他物体的天体。在太阳系传统的“九大行星”中，只有水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星和海王星符合这些要求。冥王星由于其轨道与海王星的轨道相交，不符合新的行星定义，因此被自动降级为“矮行星”。
冥王星为什么会被“降级”？
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？
所以对于不同的行星太阳的质量是可以保证是一样的。