《【课件】万有引力理论的成就 课件 -2022-2023学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册》由会员分享，可在线阅读，更多相关《【课件】万有引力理论的成就 课件 -2022-2023学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册（21页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 回顾所学内容回顾所学内容(1)(1)物体做圆周运动的向心力公式是什么？分别写物体做圆周运动的向心力公式是什么？分别写出向心力与线速度、角速度以及周期的关系式。出向心力与线速度、角速度以及周期的关系式。(2)(2)万有引力定律的内容是什么？如何用公式表示？万有引力定律的内容是什么？如何用公式表示？行星速率、公转周期行星速率、公转周期:太阳质量为太阳质量为M M，行星质量为，行星质量为m m，太阳与行星之间距离为，太阳与行星之间距离为r r。求行星绕太阳运动速度求行星绕太阳运动速度v,v,行星公转周期行星公转周期T T公转周期公转周期行星速率行星速率7.3万有引力理论的成就向心力：向心力：重力：
2、重力：地球半径地球半径6400km6400km，一个一个1kg1kg的物体放在地球表面。的物体放在地球表面。求求：物物体体的的重重力力？物物体体随随地地球球自自转转的的最最大大向向心心力力？地球对物体的万有引力？地球对物体的万有引力？物体随物体随地球自转周期地球自转周期T=24hT=24h地球对物体的万有引力：地球对物体的万有引力：最大向心力：最大向心力：2.2.重力与纬度关系：重力与纬度关系：1.1.重力为万有引力的一个分力。重力为万有引力的一个分力。地球对物体的万有引力地球对物体的万有引力分解为重力和随着地球自转所需要的向心力。分解为重力和随着地球自转所需要的向心力。一、万有引力与重力：一
3、、万有引力与重力：（1 1）赤道上：重力、向心力共线，指向圆心。）赤道上：重力、向心力共线，指向圆心。（2 2）两极处：向心力为零）两极处：向心力为零mgmgF F引引F F向向F F支支3.3.若若不考虑地球自转的影响，近似认为不考虑地球自转的影响，近似认为地面上物体的重力就等于地球与物体间的万有引地面上物体的重力就等于地球与物体间的万有引力。力。即：即：F F引引=mg=mg卡文迪许说自己的实验是卡文迪许说自己的实验是“称量地球的重量称量地球的重量 ”重力加速度重力加速度g g和地球半径和地球半径R R在卡文迪许之前就知道了，在卡文迪许之前就知道了，一旦测得引力常量一旦测得引力常量G G，
4、则可以算出地球质量，则可以算出地球质量M M。二二.计算地球质量计算地球质量1.1.利用地球表面物体：利用地球表面物体：mgmg =F=F引引忽略地球自转，物体的重力近似等于万有引力忽略地球自转，物体的重力近似等于万有引力黄金代换式黄金代换式地球半径地球半径地球质量地球质量重力加速度重力加速度M M是地球质量，物体距地心是地球质量，物体距地心的距离，即地球半径的距离，即地球半径R R。三、计算中心天体的质量三、计算中心天体的质量 万有引力等于重力万有引力等于重力，则有，则有1.1.利用中心天体表面物体：利用中心天体表面物体：在星球表面或附近，可以忽略天体自转在星球表面或附近，可以忽略天体自转m
5、gmg =F=F引引黄金代换式黄金代换式中心天体中心天体半径半径中心天体中心天体质量质量中心天体表面中心天体表面重力加速度重力加速度F F太阳太阳 行星行星行星行星 行星绕中心天体做匀速圆周运动行星绕中心天体做匀速圆周运动中心天体的引力提供向心力，中心天体的引力提供向心力，则有则有2 2、利用环绕天体：、利用环绕天体：F F引引 =F=Fn n已知轨道半径已知轨道半径已知轨道半径已知轨道半径r r r r、周期、周期、周期、周期T T T T已知轨道半径已知轨道半径已知轨道半径已知轨道半径r r r r、角速度、角速度、角速度、角速度已知轨道半径已知轨道半径已知轨道半径已知轨道半径r r r
6、r、线速度、线速度、线速度、线速度v v v v*计算中心天体的密度计算中心天体的密度若已知中心天体半径为若已知中心天体半径为R,R,体积为体积为则密度为：则密度为：1 1、物体在中心天体表面、物体在中心天体表面2 2、利用环绕天体：、利用环绕天体：四、发现未知天体 到了18世纪，人们已经知道太阳系有7颗行星，其中1781年发现的第七颗行星 天王星的运动轨道有些“古怪”：根据万有引力定律计算出来的轨道与实际观测的结果总有一些偏差。新课讲授新课讲授是天文观测数据不准确？是万有引力定律的准确性有问题？还是天王星轨道外面还有一颗未发现的行星？当时有两个青年当时有两个青年英国的亚当斯和法英国的亚当斯和
7、法国的勒威耶在互不知晓的情况下分别进行了整国的勒威耶在互不知晓的情况下分别进行了整整两年的工作。整两年的工作。18451845年亚当斯先算出结果，但年亚当斯先算出结果，但格林尼治天文台却把他的论文束之高阁。格林尼治天文台却把他的论文束之高阁。18461846年年9 9月月1818日，勒威耶把结果寄到了柏林，却受日，勒威耶把结果寄到了柏林，却受到了重视。柏林天文台的伽勒于到了重视。柏林天文台的伽勒于18461846年年9 9月月2323日晚就进行了搜索，并且在离勒威耶预报位置日晚就进行了搜索，并且在离勒威耶预报位置不远的地方发现了这颗新行星。不远的地方发现了这颗新行星。海王星的发海王星的发现使哥
8、白尼学说和牛顿力学得到了最好的证明。现使哥白尼学说和牛顿力学得到了最好的证明。科学史上的一段佳话科学史上的一段佳话 新课讲授 1845年亚当斯经过艰辛的计算得出未知行星质量约为天王星的3倍，运动轨道是半长轴为38.4天文单位的椭圆,并预言了未知行星1845年10月1日在天空中出现的位置.亚当斯将结果寄给格林威治天文台台长艾里,但未引起重视，错失了发现海王星的机会。英国天文学家亚当斯(18191892)新课讲授 1846年9月，勒维耶根据观测资料独立计算得到了未知天体的位置,公开发表。(计算稿纸量超过10000页)勒维耶四处奔走，希望各大天文台能够进行观测，发现新行星.他们对勒维耶的计算大加赞赏
9、，但却不愿意用望远镜观测搜索。法国天文学家勒维耶(1811-1877)新课讲授 1846年9月18日,勒维耶给伽勒写了一封信，希望伽勒帮助寻找新行星。9月23日,得到柏林天文台台长恩克允许后，伽勒和达雷斯特就在离勒维耶预言的位置不到1的地方，发现了一颗新的行星海王星。9月25日，伽勒写信向勒维耶报告了发现新行星的消息。德国天文学家伽勒(18121910)新课讲授笔尖下发现的行星：海王星理论轨道理论轨道实际轨道实际轨道 海王星发现之后，人们发现它的轨道也与理论海王星发现之后，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列的方法计算的不一致于是几位学者用亚当斯和勒维列的方法预言另
10、一颗新星的存在在预言提出之后，预言另一颗新星的存在在预言提出之后，19301930年年3 3月月1414日，汤博发现了这颗新星日，汤博发现了这颗新星冥王星。冥王星。五、预言哈雷彗星回顾 英国天文学家哈雷挑选24颗彗星，依据万有引力定律，用一年时间计算了它们的轨道。发现 1531 年、1607 年和 1682 年出现的这三颗彗星轨道看起来如出一辙，他大胆预言，这三次出现的彗星是同一颗星（图 7.3-3），周期约为 76 年，并预言它将于 1758 年底或 1759 年初再次回归。1759 年 3 月这颗彗星如期通过了近日点，它最近一次回归是 1986 年，它的下次回归将在2061 年左右。四四、
11、小结小结 这节课我们主要掌握的知识点是：这节课我们主要掌握的知识点是：1.1.万有引力定律在天文学中的应用，一般有两条思路：万有引力定律在天文学中的应用，一般有两条思路：(2)(2)环绕天体所需的向心力由中心天体对环绕天体的万有引力提供环绕天体所需的向心力由中心天体对环绕天体的万有引力提供(1)(1)地面（或某星球表面）的物体的重力近似等于万有引力地面（或某星球表面）的物体的重力近似等于万有引力2.2.了解了万有引力定律在天文学中具有的重要意义了解了万有引力定律在天文学中具有的重要意义.（黄金替换：（黄金替换：GM=gRGM=gR2 2)注意：式中注意：式中g g是星球表面的重力加速度，是星球表面的重力加速度，R R是星球的半径是星球的半径
