3.2 万有引力定律课件 28张PPT
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文档简介
6.4
万有引力理论的成就
知识回顾：
(1)、万有引力定律的公式
(2)、匀速圆周运动向心力公式
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。”
答案是:否定的.
那给我们一个杠杆(天平)是否就可以称量地球的质量呢？
“称量地球的质量”
卡文迪许
我能称量地球质量!!!
一、探究之旅
（第一站地球）
计算地球质量和平均密度
问题1、应用牛顿运动定律和万有引力定律如何推导出地球的质量和平均密度的表达式？
计算中心天体的质量
计算中心天体的密度
当做圆周运动的天体贴近中心天体表面飞行时,轨道半径与中心天体的球半径相等,即r=R.
说明:
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
（第二站太阳）
计算太阳质量和平均密度
二、探究之旅
（第三站月球）
计算月球表面的重力加速度
嫦娥一号视频
三 、探究之旅
天上人间服从共同的科学法则
预见并发现未知行星,更是万有引力理论威力和价值的最生动例证。
“天上的物理”与“地上的物理”完美的统一起来。
万有引力理论的巨大成就
四、归纳总结
求解中心天体质量问题的两条基本思路
1781年由英国物理学家威廉．赫歇尔发现了天王星，但人们观测到的天王星的运行轨迹与万有引力定律推测的结果有一些误差……
1.1845年英国人亚当斯和法国天文学家勒维耶各自独立用万有引力定律计算发现了“海王星”（第8个行星,人们称其为“笔尖下发现的行星” ）
知识背景：
2.1930年3月14日人们发现了从被称为太阳系第9个行星— 冥王星
3.1978年人们又发现了冥王星的卫星——卡戎
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”。
柏林天文台
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
冥王星和它的卫星
美国宇航局（NASA）提供的冥王星与它的卫星的画面
五、拓展视野
海王星
问题1：利用万有引力定律发现了那些未知星体？
海王星发现视频
哈勃望远镜视频
预言未知星体
泰安一中学生发现SOHO彗星的孙霈源,
最近再次发现了2颗新彗星,加上以前发现的4颗
以及去年暑假发现的1颗,他已累计发现了7颗彗星,目前发现总数位列世界第39位。
别说梦想遥不可及
时间：2026年4月14日16时20分
地点：酒泉卫星发射中心
事件：神舟20号载人航天飞船执行探索海王星的任务
宇航员：高一、1,2班全体同学
海王星
发现未知天体
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.
海王星
1781年3月13日，这是一个很平常的日子，晴朗而略带寒意的夜晚(见下图)．英国天文学家威廉·赫歇尔(1738——1822)跟往常一样，在其妹妹加罗琳(1750——1848)的陪同下，用自己制造的口径为16厘米、焦距为213厘米的反射望远镜，对着夜空热心地进行巡天观测．当他把望远镜指向双子座时，他发现有一颗很奇妙的星星，乍一看像是一颗恒星，一闪一闪地发光，引起了他的怀疑．
? 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”。
思考： 根据所学的知识你能解释为什么可以不考虑地球自转的影响呢？
结论：在地面上时，随地球自转所需向心力远小于重力，万有引力大小近似等于重力。
R
M
θ
ω
r
m
mg
F向
F引
估算：
质量为1kg的物体相对地球静止在赤道上时的向心加速度为多大。(已知地球半径R=6.4×106m，地球自转周期为T=24h)
答案：a=0.034m/s2
本课小结：
（当卫星在天体表面做近地飞行呢？）
（1）某星体m围绕中心天体M做圆周运动的周期为T，半径为r
（3）中心天体的平均密度
（2）已知中心天体的半径R和表面g
GM=gR2
黄金代换式
当时有两个青年--英国的亚当斯(Adams）和法国的勒威耶（Le Verrier）在互不知晓的情况下分别进行了整整两年的工作。1845年亚当斯先算出结果，但格林尼治天文台却把他的论文束之高阁。1846年9月18日，勒威耶把结果寄到了柏林，却受到了重视。柏林天文台的伽勒（J.G.Galle）于第二天晚上就进行了搜索，并且在离勒威耶预报位置
不远的地方发现了这颗新行星。
海王星的发现使哥白尼学说和
牛顿力学得到了最好的证明。
科学史上的一段佳话
天王星被发现以后，天文学家们都想目睹这颗大行星的真面目，在人们观测和计算中，发现天王星理论计算位置与实际观测位置总有误差，就是这一误差，引起了人们对“天外星”的探究，并于1864年9月23日发现了太阳系的第八颗行星——海王星．
海王星被称为“从笔尖上发现的行星”，原因就是计算出来的轨道和预测的位置跟实际观测的结果非常接近，科学家在推测海王星的轨道时，应用的物理规律有哪些？
谢谢各位聆听！
万有引力理论的成就
知识回顾：
(1)、万有引力定律的公式
(2)、匀速圆周运动向心力公式
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。”
答案是:否定的.
那给我们一个杠杆(天平)是否就可以称量地球的质量呢？
“称量地球的质量”
卡文迪许
我能称量地球质量!!!
一、探究之旅
（第一站地球）
计算地球质量和平均密度
问题1、应用牛顿运动定律和万有引力定律如何推导出地球的质量和平均密度的表达式？
计算中心天体的质量
计算中心天体的密度
当做圆周运动的天体贴近中心天体表面飞行时,轨道半径与中心天体的球半径相等,即r=R.
说明:
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
（第二站太阳）
计算太阳质量和平均密度
二、探究之旅
（第三站月球）
计算月球表面的重力加速度
嫦娥一号视频
三 、探究之旅
天上人间服从共同的科学法则
预见并发现未知行星,更是万有引力理论威力和价值的最生动例证。
“天上的物理”与“地上的物理”完美的统一起来。
万有引力理论的巨大成就
四、归纳总结
求解中心天体质量问题的两条基本思路
1781年由英国物理学家威廉．赫歇尔发现了天王星，但人们观测到的天王星的运行轨迹与万有引力定律推测的结果有一些误差……
1.1845年英国人亚当斯和法国天文学家勒维耶各自独立用万有引力定律计算发现了“海王星”（第8个行星,人们称其为“笔尖下发现的行星” ）
知识背景：
2.1930年3月14日人们发现了从被称为太阳系第9个行星— 冥王星
3.1978年人们又发现了冥王星的卫星——卡戎
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”。
柏林天文台
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
冥王星和它的卫星
美国宇航局（NASA）提供的冥王星与它的卫星的画面
五、拓展视野
海王星
问题1：利用万有引力定律发现了那些未知星体？
海王星发现视频
哈勃望远镜视频
预言未知星体
泰安一中学生发现SOHO彗星的孙霈源,
最近再次发现了2颗新彗星,加上以前发现的4颗
以及去年暑假发现的1颗,他已累计发现了7颗彗星,目前发现总数位列世界第39位。
别说梦想遥不可及
时间：2026年4月14日16时20分
地点：酒泉卫星发射中心
事件：神舟20号载人航天飞船执行探索海王星的任务
宇航员：高一、1,2班全体同学
海王星
发现未知天体
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.
海王星
1781年3月13日，这是一个很平常的日子，晴朗而略带寒意的夜晚(见下图)．英国天文学家威廉·赫歇尔(1738——1822)跟往常一样，在其妹妹加罗琳(1750——1848)的陪同下，用自己制造的口径为16厘米、焦距为213厘米的反射望远镜，对着夜空热心地进行巡天观测．当他把望远镜指向双子座时，他发现有一颗很奇妙的星星，乍一看像是一颗恒星，一闪一闪地发光，引起了他的怀疑．
? 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”。
思考： 根据所学的知识你能解释为什么可以不考虑地球自转的影响呢？
结论：在地面上时，随地球自转所需向心力远小于重力，万有引力大小近似等于重力。
R
M
θ
ω
r
m
mg
F向
F引
估算：
质量为1kg的物体相对地球静止在赤道上时的向心加速度为多大。(已知地球半径R=6.4×106m，地球自转周期为T=24h)
答案：a=0.034m/s2
本课小结：
（当卫星在天体表面做近地飞行呢？）
（1）某星体m围绕中心天体M做圆周运动的周期为T，半径为r
（3）中心天体的平均密度
（2）已知中心天体的半径R和表面g
GM=gR2
黄金代换式
当时有两个青年--英国的亚当斯(Adams）和法国的勒威耶（Le Verrier）在互不知晓的情况下分别进行了整整两年的工作。1845年亚当斯先算出结果，但格林尼治天文台却把他的论文束之高阁。1846年9月18日，勒威耶把结果寄到了柏林，却受到了重视。柏林天文台的伽勒（J.G.Galle）于第二天晚上就进行了搜索，并且在离勒威耶预报位置
不远的地方发现了这颗新行星。
海王星的发现使哥白尼学说和
牛顿力学得到了最好的证明。
科学史上的一段佳话
天王星被发现以后，天文学家们都想目睹这颗大行星的真面目，在人们观测和计算中，发现天王星理论计算位置与实际观测位置总有误差，就是这一误差，引起了人们对“天外星”的探究，并于1864年9月23日发现了太阳系的第八颗行星——海王星．
海王星被称为“从笔尖上发现的行星”，原因就是计算出来的轨道和预测的位置跟实际观测的结果非常接近，科学家在推测海王星的轨道时，应用的物理规律有哪些？
谢谢各位聆听！