7.3 万有引力理论的成就课件（共22张PPT）
文档属性
| 名称 | 7.3 万有引力理论的成就课件（共22张PPT） |  | |
| 格式 | rar | ||
| 文件大小 | 2.6MB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2021-03-23 09:19:47 | ||
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文档简介
7.3 万有引力理论的成就
2020-2021学年度人教版高中物理必修2
第七章 万有引力与宇宙航行
引言
一个成功的理论不仅能够解释已知的事实，更重要的是能够预言未来的现象
“称量”地球的质量
“称量”地球质量时，我们应该选择哪个物体作为研究对象？运动哪些物理规律？需要忽略哪些次要因素？
“称量”地球的质量
θ
Fn
R
M
G
m
w
r
F引
物体m在纬度为θ的位置，万有引力指向地心，分解为两个分力：m随地球自转围绕地轴运动的向心力和重力。
因此,重力是万有引力的一个分力。
实际上随地球自转的物体
向心力远小于重力，在忽略自转
的影响下万有引力大小近似等于重力大小。
“称量”地球的质量
某位科学家在地球表面的重力加速度等于9.8m/s2。求地球质量？（已知地球半径6371km ）
解：
忽略地球自转的影响 ，
于是
带入数据
重力的来源：
知道G，即可算出地球质量
卡文迪许扭秤实验又称为“称量地球的实验”
课堂练习
宇航员站在某一星球距离表面h高度处，以初速度v0沿水平方向抛出一个小球，经过时间t后小球落到星球表面，已知该星球的半径为R，引力常量为G，则该星球的质量为多少？
得
解：根据
由万有引力定律
解得
重力加速度与高度的关系
R
r
r=R+h
h
纬度越大，g越大
高度越大，g越小
计算天体的质量
如何测量太阳的质量？
前面测量地球质量，在地球表面自由落体的方式能否可行？
计算天体的质量
八大行星围绕太阳运动，太阳为中心天体。
思考：行星做圆周运动的向心力是什么？
计算天体的质量
动动手：如果设中心天体质量为M，行星质量为m，已知行星围绕太阳转动的轨道半径为r，即行星到太阳的距离及公转周期T。 我们如何利用这些条件来测量太阳的质量呢?
计算天体的质量
地球公转需要的向心力：
太阳对地球的引力提供的向心力：
已知数据：
地球到太阳距离：
地球公转周期：
引力常量：
该表达式与地球（环行天体）质量m有没有关系？
计算天体的质量——总结推广
求解思路：
环行天体的向心力由中心天体对其万有引力独家提供
具体方法：
特点：
须知道待求天体（M）的某一环行天体的运行规律，且与环行天体的质量（m）无关.
中心天体M
环行天体m
课堂练习：如何用月球求解地球质量？
计算地球的质量，除了一开始的方法外，还可以怎么求？
借助于月球，那么需要知道哪些量？
月球绕地球运行的周期T=27.3天，
月球与地球的平均距离r=3.84×108m
M=5.98×1024kg
如何计算天体密度？
特别约定
思考
通过太阳与地球间引力计算太阳质量
是否需要考虑九大行星之间的万有引力？
发现未知天体
海王星
预见并发现未知行星,是万有引力理论威力和价值的最生动例证.
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,这就是后来发现的第八大行星—海王星.
海王星的实际轨道由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的.
预言哈雷彗星的回归
英文天文学家哈雷依据万有引力定律，偶那个了一年时间计算了24颗彗星的轨道，并成功预言它的回归！
万有引力定律的价值
海王星的发现和1705年英国天文学家哈雷根据万有引力定律正确预言了哈雷彗星的回归最终确立了万有引力定律的地位，也成为科学史上的美谈。
诺贝尔物理学奖获得者，物理学家冯·劳厄说：
“没有任何东西向牛顿引力理论对行星轨道的计算那样，如此有力地树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、“称量”地球
二、计算天体的质量
三、发现未知天体
四、预言哈雷彗星的回归
课堂小结
谢谢聆听
2020-2021学年度人教版高中物理必修2
第七章 万有引力与宇宙航行
引言
一个成功的理论不仅能够解释已知的事实，更重要的是能够预言未来的现象
“称量”地球的质量
“称量”地球质量时，我们应该选择哪个物体作为研究对象？运动哪些物理规律？需要忽略哪些次要因素？
“称量”地球的质量
θ
Fn
R
M
G
m
w
r
F引
物体m在纬度为θ的位置，万有引力指向地心，分解为两个分力：m随地球自转围绕地轴运动的向心力和重力。
因此,重力是万有引力的一个分力。
实际上随地球自转的物体
向心力远小于重力，在忽略自转
的影响下万有引力大小近似等于重力大小。
“称量”地球的质量
某位科学家在地球表面的重力加速度等于9.8m/s2。求地球质量？（已知地球半径6371km ）
解：
忽略地球自转的影响 ，
于是
带入数据
重力的来源：
知道G，即可算出地球质量
卡文迪许扭秤实验又称为“称量地球的实验”
课堂练习
宇航员站在某一星球距离表面h高度处，以初速度v0沿水平方向抛出一个小球，经过时间t后小球落到星球表面，已知该星球的半径为R，引力常量为G，则该星球的质量为多少？
得
解：根据
由万有引力定律
解得
重力加速度与高度的关系
R
r
r=R+h
h
纬度越大，g越大
高度越大，g越小
计算天体的质量
如何测量太阳的质量？
前面测量地球质量，在地球表面自由落体的方式能否可行？
计算天体的质量
八大行星围绕太阳运动，太阳为中心天体。
思考：行星做圆周运动的向心力是什么？
计算天体的质量
动动手：如果设中心天体质量为M，行星质量为m，已知行星围绕太阳转动的轨道半径为r，即行星到太阳的距离及公转周期T。 我们如何利用这些条件来测量太阳的质量呢?
计算天体的质量
地球公转需要的向心力：
太阳对地球的引力提供的向心力：
已知数据：
地球到太阳距离：
地球公转周期：
引力常量：
该表达式与地球（环行天体）质量m有没有关系？
计算天体的质量——总结推广
求解思路：
环行天体的向心力由中心天体对其万有引力独家提供
具体方法：
特点：
须知道待求天体（M）的某一环行天体的运行规律，且与环行天体的质量（m）无关.
中心天体M
环行天体m
课堂练习：如何用月球求解地球质量？
计算地球的质量，除了一开始的方法外，还可以怎么求？
借助于月球，那么需要知道哪些量？
月球绕地球运行的周期T=27.3天，
月球与地球的平均距离r=3.84×108m
M=5.98×1024kg
如何计算天体密度？
特别约定
思考
通过太阳与地球间引力计算太阳质量
是否需要考虑九大行星之间的万有引力？
发现未知天体
海王星
预见并发现未知行星,是万有引力理论威力和价值的最生动例证.
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,这就是后来发现的第八大行星—海王星.
海王星的实际轨道由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的.
预言哈雷彗星的回归
英文天文学家哈雷依据万有引力定律，偶那个了一年时间计算了24颗彗星的轨道，并成功预言它的回归！
万有引力定律的价值
海王星的发现和1705年英国天文学家哈雷根据万有引力定律正确预言了哈雷彗星的回归最终确立了万有引力定律的地位，也成为科学史上的美谈。
诺贝尔物理学奖获得者，物理学家冯·劳厄说：
“没有任何东西向牛顿引力理论对行星轨道的计算那样，如此有力地树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、“称量”地球
二、计算天体的质量
三、发现未知天体
四、预言哈雷彗星的回归
课堂小结
谢谢聆听