7.3万有引力的成就 课件 18张PPT

7.3万有引力的成就
知识回顾
1、内容：自然界中任何两个物体都相互吸引，引力的方向在它们的连线上，引力的大小与物体的质量m1和m2的乘积成正比、与它们之间距离r的二次方成反比。
万有引力定律
2、公式： F=G????1????2????2 r质点（球心）间的距离
G：引力常数=6.67x10-11N.m2/kg2
测量者：卡文迪什
?
3、条件：质点或均质球体
r
4、性质：普遍性、相互性、宏观性、特殊性
知识回顾
万有引力与重力的关系
1、地球表面(受地球自转影响)静置于水平地面上的物体只受引力和支持力引力和支持力的合力Fn垂直于地轴、指向地轴物体静置于水平地面时，与支持力平衡的力是重力，重力一般不等于引力，重力-般不指向地心
（不考虑自转）
总结：当物体在高空时可忽略地球自转的作用，重力跟万有引力相等
（1）在地面上,mg=G????????????2 g=????????????2
（2）在h高度处，mg1= G????????(????+?)2 g1=(????????+?)2g
?
注意：随高度的增加，重力加速度减小，在计算时，这个因素不能忽略。
阿基米德说：给我一根杠杆，我能撬动整个地球
要大约一亿光年的杠杆
谁能测出地球的质量呢？
我可以
一、“称量”地球的质量
1、不考虑地球的自转，“称量”地球质量的原理公式是 。需要的已知条件有 ，地球质量的表达式 。
mg=G????????????????
?
地球表面的重力加速度g，地球半径R，引力常量G
M=????????????????
?
M=????????????????
?
GM=g????????
?
黄金代换式
卡文迪许把自己的实验说成是“称量地球的质量”
练习1.一宇航员为了估测一星球的质量，他在该星球表面做自由落体实验，让小球离地面h高处自由下落。他测出经时间t小球落体。又已知该星球半径R，试估算该星球质量。
M=????????????????
?
h=12g????2
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二、计算天体的质量
能用“称量”地球的方法“称量”太阳么？
F
地球做圆周运动的向心力是由什么力来提供？
万有引力
G????????????2=m????2r
?
????=2?????????
?
G????????????2=m4????2????????2
?
M=4????2????3????????2
?
测出太阳的公转周期T和太阳半径r
思路一、环绕法
G????????????2=m????2????
?
M=????2????????
?
第三种公式
第二种公式
M=????2????3????
?
思路二、重力加速度法
G????????????2=mg M= ????????????????=6.02x1024kg
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期中g为天体表面的重力加速度，R为天体半径
算一算：设地面附近的重力加速度g=9.8m/s2，地球半径R=6.4x106m，引力常量G=6.67x10-11N.m2/kg2,试估算地球的质量。
三、计算天体的密度
已知R，根据球的体积V=4????3 ????3，以及密度????=????????
?
mg=G???????????????? 可得????=????????=3????4????????????
?
四、发现未知天体
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。
是天文观测数据不准确?是万有引力定律的准确性有问题?是天王星轨道外面还有-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”。后来，这颗行星被命名为海王星(图7.3- -2)。海王星的发现过程充分显示了理论对于实践的巨大指导作用，所用的“计算、预测和观察”的方法指导人们寻找新的天体。
五、预言哈雷彗星回归
英国天文学家哈雷从1337年到1698年的彗星记录中挑选了24颗彗星，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。海王星的发现和哈雷彗星的“按时回归”确立了万有引力定律的地位，也成为科学史上的美谈。诺贝尔奖获得者物理学家劳厄说:“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......”牛顿还用月球和太阳的万有引力解释了潮汐现象，用万有引力定律和其他力学定律，推测地球呈赤道处略为隆起的扁平形状。万有引力定律可以用于分析地球表面重力加速度微小差异的原因，以及指导重力探矿。除了上述成就外，万有引力定律的另-重要应用将在下节讲述。
课堂小练
1、距地面高度h处的重力加速度是地球表面附近重力加速度的12，则h是地球半径的 （ ）
A、2倍 B、 12 C、2倍 D、 2-1
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解析：地球表面： G????????????2=mg h高度处： G????????(????+?)2=m12g
两式做比 2-1
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D
2、过去几千年来，人类对行星的认识与研究仅限于太阳系内，行星“51peg b”的发现拉开了研究太阳系外行星的序幕。 “51peg b”绕其中心恒星做匀速圆周运动，周期约为4天，其轨道半径约为地球绕太阳运动半径的120，该中心恒星与太阳的质量比约为 （ ）
A、 110 B、1 C、5 D、10
3、(多选)在圆轨道上运动的质量为m的人造地球卫星，它到地面的距离等于地球半径R,地面上的重力加速度为g,忽略地球自转影响，则( )
卫星运动的速度大小为2gR
卫星运动的周期为4π2????????
卫星运动的向心加速度大小为12g
卫星轨道外的重力加速度为14g
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B
BD
六、课堂小结
G????中????????2
?
mg
m????2????
?
m????2r
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m4????2????????2
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man
M=????????????????
?
M=4????2????3????????2
?
????=3????4????????????
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GM=g????????
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????=????????
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V= ????????????
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?= ????????????3
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an=????????????2
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T= 4????2????3????????
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教
学
课
件
感谢聆听 批评指导
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日期：2019.10.30
汇报人：亮亮图文