课件32张PPT。万有引力理论的成就江夏一中 桂建华思考与回顾——
阿基米德在研究杠杆原理后，曾经说过一句什么名言？“给我一个支点，我可以撬动地球。” 那我们又是怎么知道巨大的地球的质量呢?思考与分析——
那给我们一个杠杆（天平）是否就可以称量地球的质量了呢？NO！思考问题：
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?自主学习——
阅读课本“科学真是迷人”一、科学真是迷人通过万有引力定律可以“称量”。当时已知：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 卡文迪许是如何“称量”地球的质量的呢?合作探究—— 不考虑（忽略）地球自转的影响，在地球表面万有引力近似等于重力，即：F引＝G一、科学真是迷人 例题1 已知地球表面g = 9.8m/s2，地球半径R=6400km，引力常量G=6.67×10－11N·m2/kg2。请你根据这些数据计算地球的质量。地球的质量到底有多大?解：自转向心力远小于重力，因此不考虑（忽略）地球自转的影响在，在地球表面 :万有引力近似等于重力，即：F引＝G一、科学真是迷人
不考虑（忽略）地球自转的影响，在地球表面 :通过万有引力定律称量地球的质量，这不能不说是一个奇迹。
就连一个外行人、著名文学家马克·吐温满怀激情地说：
“科学真是迷人。根据零星的事实，增添一点猜想，竟能赢得那么多收获！”
这话虽然出自一位外行人之口，却道出了科学发现的精髓。一、科学真是迷人
不考虑（忽略）地球自转的影响，在地球表面 :神舟20号载人航天飞船
发射时间：2020年3月12日9时20分
发射地点：海南卫星发射中心
事件：神舟20号载人航天飞船执行探索X星球的任务
宇航员：高一（X）班全体同学X星球 例题2 已知X星球半径为R，万有引力常数为G，该行星表面的重力加速度为gx ，则该X星球的质量为 。 （忽略X星球的自转）一、科学真是迷人
不考虑（忽略）地球自转的影响，在地球表面 :问题1：飞船着陆X星球后，在X星球表面进行考察时，一宇航员拿着一只弹簧秤与砝码，发表了自己的一个观点：如果不考虑其它天体的作用，在已知X星球半径为R的情况下，我仅凭一只弹簧秤与砝码就可以测量X星球的质量。你认为该同学的观点是否可行？一、科学真是迷人
不考虑（忽略）地球自转的影响，在地球表面 :问题2：请同学们讨论在我们出舱考察过程中，是否还有其他可以测定X星球质量的方案？一、科学真是迷人
不考虑（忽略）地球自转的影响，在地球表面 :在该星球表面上做自由落体运动、平抛运动等实验求出X星球表面的重力加速度!思考与分析—— 如果不知道天体表面的重力加速度，而知道该天体绕中心天体做圆周运动的相关物理量，能计算中心天体的质量吗？ 一、科学真是迷人
不考虑（忽略）地球自转的影响，在地球表面 :一、科学真是迷人
不考虑（忽略）地球自转的影响，地球表面 ：
二、计算天体的质量
1、天体实际做何种运动？我们通常怎样此类处理此类问题？ ——1、环绕天体绕中心天体实际运动沿椭圆轨道运动，而通常将其近似做圆轨道运动，由开普勒行星运动定律易知天体做匀速圆周运动合作探究——计算天体的质量二、计算天体的质量——2、环绕天体绕中心天体做匀速圆周运动，所受的万有引力提供向心力 ；即：F引=Fn一、科学真是迷人
不考虑（忽略）地球自转的影响，地球表面 :
二、计算天体的质量
利用高空中环绕天体绕中心天体运动，万有引力提供向心力，即F引=Fn;2、利用环绕天体绕中心天体做匀速圆周运动的模型，怎样求中心天体的质量？合作探究——计算天体的质量3、应用此方法能否求出环绕天体的质量？——3、从以上各式的推导过程可知，利用此法只能求出中心天体的质量，而不能求环绕天体的质量，因为环绕天体的质量同时出现在方程的两边，已被约掉。记住：此种方法只能求出中心天体质量，而不能求出绕行天体的质量合作探究——计算天体的质量一、科学真是迷人
不考虑（忽略）地球自转的影响，地球表面 ：
二、计算天体的质量
利用高空中环绕天体绕中心天体运动，万有引力提供向心力，即F引=Fn;
其中 是目前观测行星的运动测量许多天体的质量的一种重要方法 由万有引力充当向心力可得：
例题3 把地球绕太阳公转看做是匀速圆周运动，平均半径为r ＝1.5×1011 m，已知引力常量为：G=6.67×10－11 N·m2/kg2，则可估算出太阳的质量大约是多少千克?（结果取一位有效数字）分析：题干给出了轨道半径，虽然没有给出地球运转的周期，但日常生活常识告诉我们：代入数据，解得一、科学真是迷人
不考虑（忽略）地球自转的影响，地球表面 ：
二、计算天体的质量
利用高空中环绕天体绕中心天体运动，万有引力提供向心力，即F引=Fn;
其中 是目前由观测行星的运动测量许多天体质量的一种重要方法
记住：此种方法只能求出中心天体质量，而不能求出绕行天体的质量拓展：接例题3怎样求太阳的平均密度?地球绕太阳公转一周为365天。 银河系 太阳系 银河系是太阳系所在的恒星系统，包括一千二百亿颗恒星和大量的星团、星云，还有各种类型的星际气体和星际尘埃，它的总质量是太阳质量的1400亿倍。太阳系属于这个庞大星系的恒星之一，而我们居住的地球则属于太阳系中的一个行星。在银河系里大多数的恒星集中在一个扁球状的空间范围内，扁球的形状好像铁饼。扁球体中间突出的部分叫“核球”，半径约为7千光年。核球的中部叫“银核”，四周叫“银盘”。在银盘外面有一个更大的球形，那里星少，密度小，称为“银晕”，直径为7万光年。银核为星际尘埃粒子屏蔽，它们吸收银核辐射中的可见光和紫外光。因此银河系是和人类关系很密切的一个宇宙天体。 哦，看来还有很多的未知天体等着我们去发现。那么如何去发现和研究一个未知天体呢？这是我们本节课重点研究的问题。我们循着前辈的足迹，看看他们利用自己渊博的知识发现了哪些天体？ 一、科学真是迷人
不考虑（忽略）地球自转的影响，地球表面：
二、计算天体的质量
利用高空中环绕天体绕中心天体运动，万有引力提供向心力，即F引=Fn;
其中 是目前由观测行星的运动测量许多天体质量的一种重要方法
记住：此种方法只能求出中心天体质量，而不能求出绕行天体的质量请阅读课本“发现未知天体”，回答如下问题：问题1：笔尖下发现的行星是哪一颗行星？人们用类似的方法又发现了哪颗星？
问题2：他们是如何发现这些未知天体的？一、科学真是迷人
不考虑（忽略）地球自转的影响，地球表面：
二、计算天体的质量
利用高空中环绕天体绕中心天体运动，万有引力提供向心力，即F引=Fn;
其中 是目前由观测行星的运动测量许多天体质量的一种重要方法
记住：此种方法只能求出中心天体质量，而不能求出绕行天体的质量
三、发现未知天体
背景：1781年由英国物理学家威廉·赫歇尔发现了天王星，但根据万有引力定律计算出的轨道与实际观测到的天王星的运行轨迹结果有一些偏差……? 一、科学真是迷人
不考虑（忽略）地球自转的影响，地球表面：
二、计算天体的质量
利用高空中环绕天体绕中心天体运动，万有引力提供向心力，即F引=Fn;
其中 是目前由观测行星的运动测量许多天体质量的一种重要方法
记住：此种方法只能求出中心天体的质量，而不能求出绕行天体的质量
三、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爱好者勒维耶相信未知行星的存在，各自独立地利用万有引力定律计算出来这颗“新”行星的轨道。1846年9月23日晚，由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。——海王星一、科学真是迷人
不考虑（忽略）地球自转的影响，地球表面：
二、计算天体的质量
利用高空中环绕天体绕中心天体运动，万有引力提供向心力，即F引=Fn;
其中 是目前由观测行星的运动测量许多天体质量的一种重要方法
记住：此种方法只能求出中心天体的质量，而不能求出绕行天体的质量
三、发现未知天体
——海王星一、科学真是迷人
不考虑（忽略）地球自转的影响，地球表面：
二、计算天体的质量
利用高空中环绕天体绕中心天体运动，万有引力提供向心力，即F引=Fn;
其中 是目前由观测行星的运动测量许多天体质量的一种重要方法
记住：此种方法只能求出中心天体的质量，而不能求出绕行天体的质量
三、发现未知天体
海王星发现之后，人们发现海王星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列的方法预言另一颗新星的存在。
在预言提出之后，1930年3月14日，汤博发现了这颗新星——冥王星。一、科学真是迷人
不考虑（忽略）地球自转的影响，地球表面：
二、计算天体的质量
利用高空中环绕天体绕中心天体运动，万有引力提供向心力，即F引=Fn;
其中 是目前由观测行星的运动测量许多天体质量的一种重要方法
记住：此种方法只能求出中心天体的质量，而不能求出绕行天体的质量
三、发现未知天体——海王星
中新社南京2012年5月9日电，中国科学院紫金山天文台公布，该院专家发现一类小天体来自太阳系内新区域：太阳系的奥特尔云内侧与柯依伯带之间或存在一个“中转站”，这个“中转站”可能是达摩克型小行星的起源地，在穿越至“中转站”时，小行星因被“挤”到内太阳系而被发现。
中国科学院紫金山天文台研究员季江徽解释说，所谓达摩克小行星，是指一类运行周期长、有着高偏心率椭圆轨道、通常反照率极低的小行星，且其轨道近似哈雷彗星，却没有哈雷彗星特有的“尾巴”。目前已知的达摩克型小行星共有70多颗。“中转站”的发现源自一颗“奇特小行星”。
季江徽表示，这颗“奇特小行星”通常被认为是达摩克里斯族的一个新成员，已知的达摩克里斯族中约有70多颗小行星，太阳系中，或有这样一个特殊的区域成为它们的“聚集地”。
达摩克小行星，这些小行星或将进入内太阳系被天文学家们发现，或将永远呆在外太阳系，或将永远消失。约2/3的达摩克天体来源于这个“中转站”。季江徽表示，此发现对于深入研究太阳系的结构和起源具有重要意义。中国天文学家发现一类小天体来自太阳系内新区域 新华网南京2007年３月１３日电（记者蔡玉高、周润健）中科院紫金山天文台研究员王思潮向记者通报，近日，国际行星协会公布了今年苏梅克近地天体奖，我国广州天文爱好者叶泉志荣获此项奖励。
据王思潮介绍，苏梅克近地天体奖是国际行星协会为纪念著名的天文学家苏梅克设立的奖金，今年获此奖的共有７人。据了解，小行星、彗星对地球的碰撞会造成灾难性的后果。１９０８年，一颗直径仅６０米的小行星在俄国通古斯地区上空爆炸，其爆炸威力相当于１０００颗广岛原子弹（但无明显放射性），一举摧毁２０００多平方公里的古老森林。小行星、彗星对地球碰撞的观测研究已引起国际社会的关注。欧美一些国家及澳大利亚、日本都已进行相关工作，我国紫金山天文台也将于今年正式启动对小行星和彗星的监测。
今年１８岁的叶泉志就读于广州一所大学，是搜索近地小行星、彗星的新秀。他从２００２年开始业余天文搜索，去年起与台湾鹿林天文台合作。在近５年的时间内，他发现了不少小行星，并因此获得了苏梅克奖。
王思潮说，继２００２年张大庆获国际彗星奖后，叶泉志是又一位获国际奖的天文爱好者。这表明我国天文爱好者一步步走上国际业余天文的舞台。我国18岁天文爱好者叶泉志获国际近地天体奖一、科学真是迷人
不考虑（忽略）地球自转的影响，地球表面：
二、计算天体的质量
利用高空中环绕天体绕中心天体运动，万有引力提供向心力，即F引=Fn;
其中 是目前由观测行星的运动测量许多天体质量的一种重要方法
记住：此种方法只能求出中心天体的质量，而不能求出绕行天体的质量
三、发现未知天体——海王星
由此看来，只要同学们有科学知识作为基础，有持之以恒的探索精神和探索宇宙奥秘的兴趣作为动力，大家也可以发现未知天体!一、科学真是迷人
不考虑（忽略）地球自转的影响，地球表面：
二、计算天体的质量
利用高空中环绕天体绕中心天体运动，万有引力提供向心力，即F引=Fn;
其中 是目前由观测行星的运动测量许多天体质量的一种重要方法
记住：此种方法只能求出中心天体的质量，而不能求出绕行天体的质量
三、发现未知天体——海王星
诺贝尔物理学奖获得者——物理学家冯·劳厄说：
“没有任何东西像牛顿引力理论对行星轨道的计算那样，如此有力地树立起人们对年轻的物理学的尊敬。从此以后，这门自然科学成了巨大的精神王国……”一、科学真是迷人
不考虑（忽略）地球自转的影响，地球表面：
二、计算天体的质量
利用高空中环绕天体绕中心天体运动，万有引力提供向心力，即F引=Fn;
其中 是目前由观测行星的运动测量许多天体质量的一种重要方法
记住：此种方法只能求出中心天体的质量，而不能求出绕行天体的质量
三、发现未知天体——海王星
布置作业：
1、教材（必修2）P43 问题与练习1～4
2、【自主探究】（1）神舟20号宇宙飞船在环绕X星球的近地轨道飞行，宇航员手头仅有一块星载计时器。有同学提议：如果现在不考虑其它天体的作用，可以测量X星球的质量，你认为可行吗？如果可行，请结合所学知识，通过作图和理论推导，设计一个实验，并测出X星球的质量？若认为不可行，请帮忙修正，提出自己的方案。
（2）神舟20号宇宙飞船在环绕X星球的近地轨道飞行，已知X星球半径为R，运行周期为T，试求X星球的质量与密度 一、科学真是迷人
不考虑（忽略）地球自转的影响，地球表面：
二、计算天体的质量
利用高空中环绕天体绕中心天体运动，万有引力提供向心力，即F引=Fn;
其中 是目前由观测行星的运动测量许多天体质量的一种重要方法
记住：此种方法只能求出中心天体的质量，而不能求出绕行天体的质量
三、发现未知天体——海王星
谢 谢！
