2020-2021学年高一下学期物理人教版必修二：6.4万有引力理论的成就 课件23页PPT
文档属性
| 名称 | 2020-2021学年高一下学期物理人教版必修二：6.4万有引力理论的成就 课件23页PPT |  | |
| 格式 | ppt | ||
| 文件大小 | 988.0KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2021-04-13 16:24:27 | ||
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文档简介
(共23张PPT)
第六章
万有引力与航天
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，我可以撬动球。”
那给我们一个杠杆(天平)是否就可以称量地球的质量了呢？
“称量地球的质量”
卡文迪许
我能称量地球质量!!!
一、测量天体的质量
（一）近地处万有引力等于重力
§6.4万有引力理论的成就
注意：必须知道星球半径R和表面上的g值，才可求质量。
M
R
m
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。
假如你被送到月球上，且已经知道月球半径和
引力常量，给你一只弹簧秤和一个已知质量的
砝码，你能否测出月球的质量？怎样测定？
方案：
1、先测出砝码在月球表面所受的重力
3、代入公式
2、再算出月球表面的重力加速度g
即可求得
一、测量天体的质量
§6.4万有引力理论的成就
r
M
一、测量天体的质量
§6.4万有引力理论的成就
M
r
（二）万有引力完全提供向心力
例：已知地球质量m，绕太阳转动的线速度v和公转半径r，引力常量为G，求太阳的质量M。
§6.4万有引力理论的成就
讨论：地球是绕太阳公转的行星之一，而月球又绕地球公转。如果要通过观测求得地球的质量，需要测量哪些量？并用这些量表示地球的质量。
注意：被测星球必须作为中心天体，才可求质量。
利用下列哪组数据可以举算出地球的质量(
）
A:已知地球的半径R和地球表面的重力加速度g
B:已知卫星围绕地球运动的轨道半径r和周期T
C:已知卫星围绕地球运动的轨道半径r和线速度V
D:已知卫星围绕地球运动的线速度V和周期T
ABCD
巩固练习
§6.4万有引力理论的成就
巩固练习
§6.4万有引力理论的成就
练某宇航员到达一颗未知星球的表面，将手中的小球以v0竖直上抛后，经过时间t小球落回手中。已知万有引力常量G和该星球的半径R，求该星球的质量M。
§6.4万有引力理论的成就
火星绕太阳的运动可看作匀速圆周运动，火星与太阳间的引力提供火星运动的向心力。已知火星运行的轨道半径为r，运行的周期为T，引力常量为G，试写出太阳质量M的表达式。
巩固练习
二、测量天体的密度
§6.4万有引力理论的成就
例：人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，轨道半径为r，周期为T，已知地球自身半径为R，万有引力常量为G，求地球的平均密度ρ。
例：近地卫星周期为T，已知G，求密度ρ。
§6.4万有引力理论的成就
课堂小结：
学习两种测量质量的方法。
通过间接测量的方法，测量不便于直接测量的物理量。
①
②
宇宙中到底还有多少秘密呢？
三、发现未知天体
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
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.
§6.4万有引力理论的成就
英国的亚当斯和法国的勒维耶
1846年9月23日晚,由德国的伽勒在柏林天文台用望远镜在勒维耶预言的位置附近发现了这颗行星——海王星
柏林天文台
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：
“没有任何东西像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……
”
?
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”。
冥王星为什么会被“降级”？
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，汤博发现了太阳系的后来曾被称为第九大行星的冥王星
冥王星和它的卫星
美国宇航局（NASA）提供的冥王星（上者）与它的卫星的画面
尽管冥王星外面太阳光已经非常的微弱，但是，黑暗寒冷的太阳系边缘依然牵动着人们的心，搜索工作从来没有停止过。
美国2001年发射，并于2006至2008年访问冥王星的宇宙飞船
第六章
万有引力与航天
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，我可以撬动球。”
那给我们一个杠杆(天平)是否就可以称量地球的质量了呢？
“称量地球的质量”
卡文迪许
我能称量地球质量!!!
一、测量天体的质量
（一）近地处万有引力等于重力
§6.4万有引力理论的成就
注意：必须知道星球半径R和表面上的g值，才可求质量。
M
R
m
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。
假如你被送到月球上，且已经知道月球半径和
引力常量，给你一只弹簧秤和一个已知质量的
砝码，你能否测出月球的质量？怎样测定？
方案：
1、先测出砝码在月球表面所受的重力
3、代入公式
2、再算出月球表面的重力加速度g
即可求得
一、测量天体的质量
§6.4万有引力理论的成就
r
M
一、测量天体的质量
§6.4万有引力理论的成就
M
r
（二）万有引力完全提供向心力
例：已知地球质量m，绕太阳转动的线速度v和公转半径r，引力常量为G，求太阳的质量M。
§6.4万有引力理论的成就
讨论：地球是绕太阳公转的行星之一，而月球又绕地球公转。如果要通过观测求得地球的质量，需要测量哪些量？并用这些量表示地球的质量。
注意：被测星球必须作为中心天体，才可求质量。
利用下列哪组数据可以举算出地球的质量(
）
A:已知地球的半径R和地球表面的重力加速度g
B:已知卫星围绕地球运动的轨道半径r和周期T
C:已知卫星围绕地球运动的轨道半径r和线速度V
D:已知卫星围绕地球运动的线速度V和周期T
ABCD
巩固练习
§6.4万有引力理论的成就
巩固练习
§6.4万有引力理论的成就
练某宇航员到达一颗未知星球的表面，将手中的小球以v0竖直上抛后，经过时间t小球落回手中。已知万有引力常量G和该星球的半径R，求该星球的质量M。
§6.4万有引力理论的成就
火星绕太阳的运动可看作匀速圆周运动，火星与太阳间的引力提供火星运动的向心力。已知火星运行的轨道半径为r，运行的周期为T，引力常量为G，试写出太阳质量M的表达式。
巩固练习
二、测量天体的密度
§6.4万有引力理论的成就
例：人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，轨道半径为r，周期为T，已知地球自身半径为R，万有引力常量为G，求地球的平均密度ρ。
例：近地卫星周期为T，已知G，求密度ρ。
§6.4万有引力理论的成就
课堂小结：
学习两种测量质量的方法。
通过间接测量的方法，测量不便于直接测量的物理量。
①
②
宇宙中到底还有多少秘密呢？
三、发现未知天体
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
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.
§6.4万有引力理论的成就
英国的亚当斯和法国的勒维耶
1846年9月23日晚,由德国的伽勒在柏林天文台用望远镜在勒维耶预言的位置附近发现了这颗行星——海王星
柏林天文台
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：
“没有任何东西像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……
”
?
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”。
冥王星为什么会被“降级”？
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，汤博发现了太阳系的后来曾被称为第九大行星的冥王星
冥王星和它的卫星
美国宇航局（NASA）提供的冥王星（上者）与它的卫星的画面
尽管冥王星外面太阳光已经非常的微弱，但是，黑暗寒冷的太阳系边缘依然牵动着人们的心，搜索工作从来没有停止过。
美国2001年发射，并于2006至2008年访问冥王星的宇宙飞船