万有引力理论的成就冠今徐博文.ppt

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1、4万有引力理论的成就【目标要求】1．知识与技能了解万有引力定律在天文学上的应用,会用万有引力定律计算天体的质量、密度2．过程与方法学习称量地球质量的方法和如何计算天体质量、密度，体验科学的迷人之处3.情感态度与价值观通过未知天体的发现，使学生懂得理论来源于实践，反过来又可以指导实践的辨证唯物主义观点。养成尊重科学，敢于质疑，提出新见解、新观点的能力一、万有引力定律的基本知识1、定律的发现2、定律的内容万有引力卡文迪许测出的。①两质点间的距离②均匀球体，球心间的距离牛顿温故而知新二、万有引力与重力FG在地面,万有引力提供向心力和物体压紧地球

2、的力(即重力),重力是万有引力的一个分力赤道上这两个力和万有引力在一条直线上，这两个力的和等于万有引力两极处万有引力等于重力F向故一般计算重力近似等于万有引力故赤道上的重力____最小在两极的重力____最大因这地球自转的角速度很小，需要的向心力可以忽略温故而知新卡文迪许被称为能称出地球质量的人“称量地球的质量”地球的质量到底有多大？这个问题困扰了科学家许多年物体在天体(如地球)表面时受到的重力近似等于万有引力“称量地球的质量”不考虑地球自转的影响地球的质量到底有多大?已知:地球半径R=6400km，引力常量G=6.67×10-11Nm2

3、/kg2，地球表面g=9.8m/s2。可计算出地球的质量。“称量地球的质量”M=6.0×1024kg计算太阳的质量测出某行星的公转周期T、轨道半径r能不能由此求出太阳的质量M？分析：1.将行星的运动看成是匀速圆周运动.2.万有引力提供向心力F引=Fn.只能求出中心天体的质量！！！不能求出转动天体的质量！！！M=2.0×1030kg思考：不同行星与太阳的距离r和绕太阳公转的周期T都是不同的但是由不同行星的r、T计算出来的太阳质量必须是一样的！上面这个公式能保证这一点吗？计算中心天体的质量知道环绕体的线速度v或角速度ω及其轨道半径r，能不能求

4、出中心天体的质量？F引=Fn1、物体在天体表面时受到的重力等于万有引力G——天体表面的重力加速度R——天体的半径一、计算天体质量的两条基本思路2、行星（或卫星）做匀速圆周运动所需的万有引力提供向心力一、计算天体质量的两条基本思路只能求出中心天体的质量二、天体密度的计算MVr=当r≈R时二、天体密度的计算MVr=(1)现象——问题的发现天文学家在用牛顿的引力理论分析天王星运动时，发现单用大阳和其他行星对它的引力作用，并不能圆满地作出解释．用万有引力定律计算出来的天王星的轨道与实际观测到的结果不相符，发生了偏离．(2)两种观点——猜想与假设一

5、是万有引力定律不准确；二是万有引力定律没有问题，只是天王星轨道外有未知的行星吸引天王星，使其轨道发生偏离．三、发现未知天体(3)亚当斯和勒维耶的计算及预言——科学推理.亚当斯和勒维耶相信未知行星的存在，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．三、发现未知天体(4)伽勒的发现——实践检验1846年9月23日晚，德国科学家伽勒在勒维耶预言的位置附近发现了海王星，和预言的位置只差1度．人们称其为“笔尖下发现的行星”。在预言提出之后，1930年3月14日，汤博发现了这颗新星——冥王星．三、发现未知天体理论轨道实

6、际轨道课堂小结两条基本思路1、地面（或某星球表面）的物体重力等于万有引力2、环绕体围绕某中心天体做匀速圆周运动万有引力提供向心力1.已知引力常数G和下列各组数据，能计算出地球质量的是()A.地球绕太阳运行的周期及地球离太阳的距离B.月球绕地球运行的周期及月球离地球的距离C.人造地球卫星在地面附近绕行的速度及运行周期D.人造地球卫星在地面附近绕行的运行周期BC2.某行星的卫星，在靠近行星表面轨道上运行．若要计算行星的密度，唯一要测量出的物理量是()A.行星的半径B.卫星的半径C.卫星运行的线速度D.卫星运行的周期D