高中物理 第6章 第4節(jié) 萬(wàn)有引力的成就課件2 新人教版必修2.ppt
,4 萬(wàn)有引力理論的成就,1. 向心力表達(dá)式有哪些?請(qǐng)寫(xiě)出。,,2.寫(xiě)出萬(wàn)有引力定律的表達(dá)式?,3.請(qǐng)寫(xiě)出開(kāi)普勒第三定律的表達(dá)式,式中k的大小的決定因素是什么?,溫故而知新,阿基米德在研究杠桿原理后,曾經(jīng)說(shuō)過(guò)這么一句豪言壯語(yǔ):,“給我一個(gè)支點(diǎn)和一根足夠長(zhǎng)的硬棒,我可 以撬起整個(gè)地球?!?通過(guò)杠桿原理(天平)我們能測(cè)量地球的質(zhì)量嗎? 那我們?nèi)绾螠y(cè)量巨大的天體質(zhì)量?可以利用萬(wàn)有引力定律來(lái)測(cè)。,,一、“稱量”地球的質(zhì)量,,,若不考慮地球自轉(zhuǎn)的影響,地面上質(zhì)量為m的物體所受的重力mg等于地球?qū)ξ矬w的引力。,,即 = mg,地球表面物體的重力與萬(wàn)有引力的關(guān)系,一、“稱量”地球的質(zhì)量,第十八章,,需明確的物理量,得,卡文迪許在力學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)、化學(xué)等領(lǐng)域都有劃時(shí)代的貢獻(xiàn)。他就用自己設(shè)計(jì)的扭秤,計(jì)算出引力常數(shù),其值為G=6.67×10-11 ,一旦G的值已知,就可以求出地球的質(zhì)量,所以后人稱他是“第一個(gè)稱量地球的人”。,,世界著名文學(xué)家---馬克·吐溫,在實(shí)驗(yàn)室里測(cè)量幾個(gè)鉛球之間的作用力,就可以稱量地球,這不能不說(shuō)是一個(gè)科學(xué)奇跡。難怪一位外行人、著名文學(xué)家馬克·吐溫滿懷激情地說(shuō):“科學(xué)真是迷人,根據(jù)零星的事實(shí),增添一點(diǎn)猜想,就能贏得那么多收獲!”,如果用這一線索來(lái)測(cè)月球的質(zhì)量,必須已知哪些物理量呢?請(qǐng)寫(xiě)出解答過(guò)程,以月球表面的一物體m為研究對(duì)象,根據(jù),則,二、計(jì)算天體的質(zhì)量,利用模型一,可以測(cè)量地球的質(zhì)量,那么當(dāng)時(shí)能否用這種方法來(lái)測(cè)太陽(yáng)的質(zhì)量呢?,由 = mg 得 ,而太陽(yáng)表 面的重力加速度g和太陽(yáng)的半徑R未知,故此法不能求太陽(yáng)質(zhì)量。,請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)合理的方案。,模型二:環(huán)繞天體圍繞中心天體做勻速圓周運(yùn)動(dòng),,中心天體對(duì)行星的萬(wàn)有引力,提出問(wèn)題:行星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力 由什么力提供?,,太陽(yáng)為中心天體,地球圍繞太陽(yáng)做圓周運(yùn)動(dòng),太陽(yáng)對(duì)地球的萬(wàn)有引力提供地球所需的向心力。 以地球?yàn)檠芯繉?duì)象,根據(jù)F萬(wàn)=F需,當(dāng)時(shí)日地距離和地球的公轉(zhuǎn)周期已經(jīng)測(cè)出,所以,根據(jù),不同行星繞太陽(yáng)運(yùn)行時(shí),r、T都各不相同,用上面公式算出來(lái)的太陽(yáng)質(zhì)量能保證是一樣的嗎?,由 ,可保證不同行星的r、T計(jì)算出來(lái)的太陽(yáng)質(zhì)量是一樣的。,,,,搞清誰(shuí)是中心天體-,搞清誰(shuí)是環(huán)繞天體-,研究對(duì)象是哪個(gè)天體?,太陽(yáng),地球,地球,求的是哪個(gè)天體的質(zhì)量?,中心天體,小結(jié):,環(huán)繞天體的勻速圓周運(yùn)動(dòng),已知環(huán)繞天體的環(huán)繞周期和環(huán)繞半徑,就可測(cè)出中心天體的質(zhì)量。與環(huán)繞天體的質(zhì)量無(wú)關(guān)。,方法:F萬(wàn)=F向,已知引力常量為G=6.67×10-11 ,地球半徑R=6.4 ×106m,地月之間的距離為r=3.8×108m,根據(jù)前面的推導(dǎo),求:①地球的質(zhì)量; ②地球的平均密度。(已知球的體積公式 ),設(shè)中心天體地球質(zhì)量M,半徑為R。月亮質(zhì)量m,軌道半徑 r,月亮公轉(zhuǎn)周期T。,則ρ=5.52×103㎏/m3,得,問(wèn)題1:應(yīng)用萬(wàn)有引力定律發(fā)現(xiàn)了哪些天體?,問(wèn)題2:人們是怎樣應(yīng)用萬(wàn)有引力定律來(lái)發(fā) 現(xiàn)未知天體的?,三、發(fā)現(xiàn)未知天體,海王星,平均溫度:-193°C至-153°C,海王星地貌,冥王星與其衛(wèi)星,第三章,,主要有兩個(gè)基本知識(shí):,1.在地球表面,不考慮(忽略)地球自轉(zhuǎn)的影響,物體的萬(wàn)有引力近似等于重力,2. 建立模型求中心天體的質(zhì)量及密度。圍繞天體做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力為中心天體對(duì)圍繞天體的萬(wàn)有引力,通過(guò)圍繞天體的運(yùn)動(dòng)半徑和周期求中心天體的質(zhì)量。,由 = mg 得地球的質(zhì)量,=,中心天體質(zhì)量,中心天體的密度,