高中物理《萬有引力理論的成就》課件二（28張PPT）（新人教版必修2）

歡迎進(jìn)入物理課堂 回顧所學(xué)內(nèi)容 1 物體做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力公式是什么 分別寫出向心力與線速度 角速度以及周期的關(guān)系式 2 萬有引力定律的內(nèi)容是什么 如何用公式表示 3 重力和萬有引力的關(guān)系 討論 地球表面物體的重力與地球?qū)ξ矬w的萬有引力的關(guān)系 物體m在緯度為 的位置 萬有引力指向地心 分解為兩個(gè)分力 m隨地球自轉(zhuǎn)圍繞地軸運(yùn)動(dòng)的向心力和重力 討論 地球表面物體的重力與地球?qū)ξ矬w的萬有引力的關(guān)系 物體m在緯度為 的位置 萬有引力指向地心 分解為兩個(gè)分力 m隨地球自轉(zhuǎn)圍繞地軸運(yùn)動(dòng)的向心力和重力 因此 重力是萬有引力的一個(gè)分力 實(shí)際上隨地球自轉(zhuǎn)的物體向心力遠(yuǎn)小于重力 在忽略自轉(zhuǎn)的影響下萬有引力大小近似等于重力大小 回顧所學(xué)內(nèi)容 1 物體做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力公式是什么 分別寫出向心力與線速度 角速度以及周期的關(guān)系式 2 萬有引力定律的內(nèi)容是什么 如何用公式表示 3 重力和萬有引力的關(guān)系 重力是萬有引力的一個(gè)分力 當(dāng)忽略了地球的自轉(zhuǎn)時(shí) 可認(rèn)為重力在數(shù)值上就等于萬有引力大小 阿基米德在研究杠桿原理后 曾經(jīng)說過一句什么名言 給我一個(gè)支點(diǎn) 我可以撬動(dòng)球 那我們又是怎么知道巨大的地球的質(zhì)量呢 那給我們一個(gè)杠桿 天平 是否就可以稱量地球的質(zhì)量了呢 答案是 否定的 一 稱量地球的質(zhì)量 地球的質(zhì)量不可能用天平稱量 但是萬有引力定律是否能給予我們提供幫助呢 重力是萬有引力的一個(gè)分力 當(dāng)忽略了地球的自轉(zhuǎn)時(shí) 可認(rèn)為重力在數(shù)值上就等于萬有引力大小 一 稱量地球的質(zhì)量 若不考慮地球自轉(zhuǎn)的影響 地面上物體的重力等于地球?qū)λ囊?M 其中g(shù) R在卡文迪許之前已經(jīng)知道 而卡文迪許測(cè)出G后 就意味著我們也測(cè)出了地球的質(zhì)量 卡文迪許把他自己的實(shí)驗(yàn)說成是 稱量地球的重量 是不無道理的 一 稱量地球的質(zhì)量 通過萬有引力定律稱量地球的質(zhì)量 這不能不說是一個(gè)奇跡 就連一個(gè)外行人 著名文學(xué)家馬克 吐溫滿懷激情地說 科學(xué)真是迷人 根據(jù)零星的事實(shí) 增添一點(diǎn)猜想 竟能贏得那么多收獲 這話雖然出自一位外行人之口 卻道出了科學(xué)發(fā)現(xiàn)的精髓 二 天體質(zhì)量的計(jì)算 1 地球公轉(zhuǎn)實(shí)際軌道是什么形狀 為了解決問題的方便 我們通?？梢哉J(rèn)為地球在繞怎樣的軌道做什么運(yùn)動(dòng) 思考 應(yīng)用萬有引力可算出地球的質(zhì)量 能否算出太陽的質(zhì)量呢 分析問題 1 地球?qū)嶋H作何運(yùn)動(dòng) 而我們通?？梢哉J(rèn)為做什么運(yùn)動(dòng) 地球?qū)嶋H軌道是橢圓 通常可以認(rèn)為地球繞太陽做勻速圓周運(yùn)動(dòng) 二 天體質(zhì)量的計(jì)算 1 地球?qū)嶋H軌道是什么形狀 為了解決問題的方便 我們通?？梢哉J(rèn)為地球在繞怎樣的軌道做什么運(yùn)動(dòng) 2 地球作圓周運(yùn)動(dòng)的向心力是由什么力來提供的 思考 應(yīng)用萬有引力可算出地球的質(zhì)量 能否算出太陽的質(zhì)量呢 通?？梢哉J(rèn)為地球繞太陽做勻速圓周運(yùn)動(dòng) 2 地球作圓周運(yùn)動(dòng)的向心力是由什么力來提供的 地球作圓周運(yùn)動(dòng)的向心力是由太陽對(duì)地球的萬有引力來提供的 二 天體質(zhì)量的計(jì)算 1 地球?qū)嶋H軌道是什么形狀 為了解決問題的方便 我們通?？梢哉J(rèn)為地球在繞怎樣的軌道做什么運(yùn)動(dòng) 2 地球作圓周運(yùn)動(dòng)的向心力是由什么力來提供的 思考 應(yīng)用萬有引力可算出地球的質(zhì)量 能否算出太陽的質(zhì)量呢 通?？梢哉J(rèn)為地球繞太陽做勻速圓周運(yùn)動(dòng) 地球作圓周運(yùn)動(dòng)的向心力是由太陽對(duì)地球的萬有引力來提供的 地球作圓周運(yùn)動(dòng)的向心力是由太陽對(duì)地球的萬有引力來提供的 地球公轉(zhuǎn)角速度不能直接測(cè)出 但我們知道地球公轉(zhuǎn)的周期 該表達(dá)式與地球 環(huán)行天體 質(zhì)量m有沒有關(guān)系 總結(jié)推廣 求解思路 環(huán)行天體的向心力由中心天體對(duì)其萬有引力獨(dú)家提供 具體方法 特點(diǎn) 須知道待求天體 M 的某一環(huán)行天體的運(yùn)行規(guī)律 且與環(huán)行天體的質(zhì)量 m 無關(guān) 二 計(jì)算天體的質(zhì)量 思維擴(kuò)展 計(jì)算地球的質(zhì)量 除了一開始的方法外 還可以怎么求 借助于月球 那么需要知道哪些量 月球繞地球運(yùn)行的周期T 27 3天 月球與地球的平均距離r 3 84 108m M 5 98 1024kg 三 發(fā)現(xiàn)未知天體 預(yù)見并發(fā)現(xiàn)未知行星 是萬有引力理論威力和價(jià)值的最生動(dòng)例證 在1781年發(fā)現(xiàn)的第七個(gè)行星 天王星的運(yùn)動(dòng)軌道 總是同根據(jù)萬有引力定律計(jì)算出來的有一定偏離 當(dāng)時(shí)有人預(yù)測(cè) 肯定在其軌道外還有一顆未發(fā)現(xiàn)的新星 這就是后來發(fā)現(xiàn)的第八大行星 海王星 海王星 海王星的實(shí)際軌道由英國(guó)劍橋大學(xué)的學(xué)生亞當(dāng)斯和法國(guó)年輕的天文愛好者勒維耶根據(jù)天王星的觀測(cè)資料各自獨(dú)立地利用萬有引力定律計(jì)算出來的 英國(guó)的亞當(dāng)斯和法國(guó)的勒維耶 1846年9月23日晚 由德國(guó)的伽勒在柏林天文臺(tái)用望遠(yuǎn)鏡在勒維耶預(yù)言的位置附近發(fā)現(xiàn)了這顆行星 海王星 柏林天文臺(tái) 海王星的發(fā)現(xiàn) 海王星發(fā)現(xiàn)之后 人們發(fā)現(xiàn)它的軌道也與理論計(jì)算的不一致 于是幾位學(xué)者用亞當(dāng)斯和勒維耶的方法預(yù)言另一顆新行星的存在 在預(yù)言提出之后 1930年 湯博發(fā)現(xiàn)了太陽系的后來曾被稱為第九大行星的冥王星 冥王星和它的衛(wèi)星 美國(guó)宇航局 NASA 提供的冥王星 上者 與它的衛(wèi)星的畫面 冥王星與彗星 國(guó)際天文學(xué)聯(lián)合會(huì)大會(huì)24日投票決定 不再將傳統(tǒng)九大行星之一的冥王星視為行星 而將其列入 矮行星 許多人感到不解 為什么從兒時(shí)起就一直熟知的太陽系 九大行星 概念如今要被重新定義 而冥王星又因何被 降級(jí) 行星 這個(gè)說法起源于希臘語 原意指太陽系中的 漫游者 近千年來 人們一直認(rèn)為水星 金星 地球 火星 木星和土星是太陽系中的標(biāo)準(zhǔn)行星 19世紀(jì)后 天文學(xué)家陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了天王星 海王星和冥王星 使太陽系的 行星 變成了9顆 此后 九大行星 成為家喻戶曉的說法 不過 新的天文發(fā)現(xiàn)不斷使 九大行星 的傳統(tǒng)觀念受到質(zhì)疑 天文學(xué)家先后發(fā)現(xiàn)冥王星與太陽系其他行星的一些不同之處 冥王星所處的軌道在海王星之外 屬于太陽系外圍的柯伊伯帶 這個(gè)區(qū)域一直是太陽系小行星和彗星誕生的地方 20世紀(jì)90年代以來 天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)柯伊伯帶有更多圍繞太陽運(yùn)行的大天體 比如 美國(guó)天文學(xué)家布朗發(fā)現(xiàn)的 2003UB313 就是一個(gè)直徑和質(zhì)量都超過冥王星的天體 布朗等人的發(fā)現(xiàn)使傳統(tǒng)行星定義遭遇巨大挑戰(zhàn) 國(guó)際天文學(xué)聯(lián)合會(huì)大會(huì)通過的新行星定義 意在彌合傳統(tǒng)的行星概念與新發(fā)現(xiàn)的差距 大會(huì)通過的決議規(guī)定 行星 指的是圍繞太陽運(yùn)轉(zhuǎn) 自身引力足以克服其剛體力而使天體呈圓球狀 能夠清除其軌道附近其他物體的天體 在太陽系傳統(tǒng)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這些要求 冥王星由于其軌道與海王星的軌道相交 不符合新的行星定義 因此被自動(dòng)降級(jí)為 矮行星 冥王星為什么會(huì)被 降級(jí) 三 發(fā)現(xiàn)未知天體 海王星的發(fā)現(xiàn)和1705年英國(guó)天文學(xué)家哈雷根據(jù)萬有引力定律正確預(yù)言了哈雷彗星的回歸最終確立了萬有引力定律的地位 也成為科學(xué)史上的美談 諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者 物理學(xué)家馮 勞厄說 沒有任何東西向牛頓引力理論對(duì)行星軌道的計(jì)算那樣 如此有力地樹起人們對(duì)年輕的物理學(xué)的尊敬 從此以后 這門自然科學(xué)成了巨大的精神王國(guó) 盡管冥王星外面太陽光已經(jīng)非常的微弱 但是 黑暗寒冷的太陽系邊緣依然牽動(dòng)著人們的心 搜索工作從來沒有停止過 美國(guó)2001年發(fā)射 并于2006至2008年訪問冥王星的宇宙飛船 四 小結(jié) 這節(jié)課我們主要掌握的知識(shí)點(diǎn)是 1 萬有引力定律在天文學(xué)中的應(yīng)用 一般有兩條思路 2 環(huán)繞天體所需的向心力由中心天體對(duì)環(huán)繞天體的萬有引力提供 1 地面 或某星球表面 的物體的重力近似等于萬有引力 2 了解了萬有引力定律在天文學(xué)中具有的重要意義 謝謝 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全