人教版物理高中必修二 6.4 万有引力理论的成就(20张PPT)

(共20张PPT)
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万有引力理论的成就
第六章
万有引力与航天
卡文迪许
被称为能称出地球质量的人
“称量地球的质量”
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：
课前探究:地球表面物体重力和万有引力的关系
通过以上数据，讨论地球表面物体重力和万有引力的关系。
结论：Fn<因此若不考虑地球自转的影响重力等于万有引力
探究1:怎样“称量”地球的质量?
现有下列器材：弹簧秤、天平。请设计称量地球质量的实验方案。（地球半径R已知）
一、“称量”地球的质量
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
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
思维拓展：
1.用这
的个方法能“称量”其他星球的质量么？
2.得需要知道哪些物理量？
2
R
Mm
G
mg
=
G
gR
M
2
=
R
通过前面的探究，总结计算某星球质量的基本思路：
R
总结：
不考虑星球自转的影响，星球表面物体所受
重力等于万有引力
2
R
Mm
G
mg
=
G
gR
M
2
=
二、计算太阳的质量
探究2:应用万有引力定律怎样计算太阳的质量?
R
2
R
Mm
G
mg
=
G
gR
M
2
=
二、计算太阳的质量
太阳
地球
r
已知：地球绕太阳运动的轨道半径r
r
T
m
r
Mm
G
2
2
2
4
p
=
分析：
1.将地球绕太阳的运动看成匀速圆周运动
2.万有引力提供向心力
F引=Fn
M=2.0×1030Kg
二、计算太阳的质量
太阳
地球
r
r
T
m
r
Mm
G
2
2
2
4
p
=
思考分析：
1.已知其他行星的T和R，能计算太阳的M么？
2.通过不同的行星的T和R，能保证计算出的
太阳的质量一样么？
3.这个方法能求出环绕天体的质量么？
4.
已知某行星绕太阳运动的线速度（角速度）和轨道半径r，
求太阳的质量。
5.要想测量月球的质量这个方法可以么？
通过前面的探究，总结计算某星球质量的基本思路：
太阳
地球
r
总结：
行星（卫星）绕中心天体做匀速圆周运动，由万有引力
提供向心力，可求中心天体质量M.
只适用于求中心天体的质量
中心天体M
绕行天体m
建立物理模型，明确各个物理量
轨道半径r
中心天体
半径R
高度h
r
=
R+
h
请阅读课本“发现未知天体”，回到如下问题：
问题1：笔尖下发现的行星是哪一颗行星？
问题2：人们是怎样应用万有引力定律发现未知天体的？
三、发现未知天体
探究3:如何发现未知天体?
海王星的发现
　　英国剑桥大学的学生，23岁的亚当斯，他根据万有引力定律和天王星的真实轨道逆推，预言了新行星不同时刻所在的位置。
　　同年，法国的勒维列也算出了同样的结果，并把预言的结果寄给了柏林天文学家加勒。
当晚（1846.3.14），加勒把望远镜对准勒维列预言的位置，果然发现有一颗新的行星——就是海王星.
三、发现未知天体
中心天体
绕行天体
小结
万有引力定律在天文学中的应用，一般有两条思路：
2.行星（卫星）绕中心天体做匀速圆周运动，由万有引力提供向心力
1.不考虑星球自转的影响，星球表面物体所受重力
等于万有引力
科学探究
假设同学们成功登陆月球，并且出舱进行考察，我们携带了以下器材：
秒表，米尺，弹簧测力计，质量为m的物体
请选择合适的器材，设计实验，探究月球的质量M，标明需要测量的物理量，
用所测量的物理量表示出月球质量的表达式。（忽略月球自转和空气阻力，已知
引力常量G,月球半径R）
；
思维拓展
我们已经学会了测量天体的质量，怎样求出天体的密度呢？
（球的体积公式V=4πR3/3）说说你的看法。
思维拓展
当绕中心天体表面运动时：r≈R
练习：某行星的卫星，在靠近行星的轨道上运行，若要计算行星的密度，唯一要测量的物理量是：（
）
A.
行星的半径
B.
卫星的半径
C.
卫星运动的线速度
D.
卫星运行的周期