万有引力理论的成就ppt课件

1、6、4 万有引力理论的成就万有引力理论的成就1、内容：、内容： 自然界中自然界中任何两个物体任何两个物体都相互吸都相互吸引，引力的大小与物体的引，引力的大小与物体的质量质量m1和和m2的乘积的乘积成成正比正比，与它们之间，与它们之间距离距离r的二次方的二次方成成反比反比。221rmmGF 2、公式：、公式：r：质点：质点(球心球心)间的距离间的距离引力常量：引力常量：G=6.671011 Nm2/kg23、条件、条件: 质点质点或或均质球体均质球体4、理解、理解:普遍性普遍性、相互性相互性、宏观性宏观性、特殊性特殊性m2m1FFr万有引力与重力之间的关系万有引力与重力之间的关系：问题一：问题一

2、： 重力是由于地球的吸引而产重力是由于地球的吸引而产生的，那为什么又说重力不等于生的，那为什么又说重力不等于地球对物体的吸引力呢？地球对物体的吸引力呢？oF引F向G1 1、不考虑地球自转的条件、不考虑地球自转的条件下，地球表面的物体下，地球表面的物体2MmmgGR2 2、随纬度的升高，向心力减、随纬度的升高，向心力减小，则重力将增大小，则重力将增大 赤道赤道22MmmgGmRR两极两极2MmmgGR地球表面的物体所受的地球表面的物体所受的重力的实质是物体所受重力的实质是物体所受万有引力的一个分力万有引力的一个分力结论：结论：向心力远小于重力向心力远小于重力, ,万有引力近似万有引力近似等于重力

3、等于重力, ,因此不考虑因此不考虑( (忽略忽略) )地球自转的地球自转的影响。影响。问题二：问题二： 为什么为什么g值随着纬度的升高而值随着纬度的升高而增大呢？增大呢？问题三：问题三：为什么山的高度越高为什么山的高度越高g值越小？值越小？猜猜 想：想： 如何测量地球的质量？如何测量地球的质量？卡文迪许卡文迪许被称为能称出地球质量的人被称为能称出地球质量的人地球的质量怎样称量地球的质量怎样称量? ?“称量地球的质量称量地球的质量”物体在天体物体在天体( (如地球如地球) )表面时受到的表面时受到的重力重力近似等于近似等于万有引力万有引力“称量地球的质量称量地球的质量”2RMmGmg GgRM2

4、地表重力加速度：地表重力加速度： g = 9.8m/sg = 9.8m/s2 2地球半径：地球半径：R R = 6400km= 6400km引力常量：引力常量：= 6.67= 6.671010-11-11NmNm2 2/kg/kg2 2 得地球质量 M= 6.0= 6.010102424kgkgGgRM2代入算一算算一算马克马克 吐温：吐温： 科学真是迷人。根据零星科学真是迷人。根据零星的事实，增添一点猜想，竟能的事实，增添一点猜想，竟能赢得那么多的收获！赢得那么多的收获！再增添一点猜想： 还有别的办法测量地球还有别的办法测量地球的质量吗？的质量吗？一、测算天体的质量一、测算天体的质量 根据围

5、绕地球的卫星的运动情况，求根据围绕地球的卫星的运动情况，求出卫星的向心加速度而出卫星的向心加速度而向心力是由万有向心力是由万有引力提供的引力提供的 这样，利用万有引力定律和圆周运动这样，利用万有引力定律和圆周运动的知识，可列出方程，导出计算中心体地的知识，可列出方程，导出计算中心体地球的质量的公式球的质量的公式测地球质量的方法测地球质量的方法2： 分析思路分析思路中心中心天体天体绕绕行行天天体体rTmrMmG22242324GTrM 注意：此方法只能求解注意：此方法只能求解中心天体中心天体的的质量，不能求解环绕天体的质量。质量，不能求解环绕天体的质量。 神舟五号飞船轨道半径神舟五号飞船轨道半径

6、6700km.环绕环绕地球绕一圈所花时间为地球绕一圈所花时间为90min.2324GTrM地地球质量 M= 6.0= 6.010102424kgkg 太阳光经太阳光经500s500s到达地球，地球的公到达地球，地球的公转周期为转周期为1年，试估算太阳的质量。年，试估算太阳的质量。 （已知（已知=6.67=6.671010-11-11NmNm2 2/kg/kg2 2 ，光，光速速c=3c=310108 8m/sm/s，取一位有效数字），取一位有效数字）测算太阳的质量测算太阳的质量M= 2= 2101030 30 kgkgrTmrmMG2224地地太2324GTrM太例题：例题：未来的某一天，你成

7、了宇航员，搭乘未来的某一天，你成了宇航员，搭乘“英雄英雄”号火星探测器飞近火星，并进入号火星探测器飞近火星，并进入靠近火星表面的圆形轨道将进行预定的考靠近火星表面的圆形轨道将进行预定的考察工作，你能不能仅用一只表通过测定时察工作，你能不能仅用一只表通过测定时间来测定火星的密度？说明理由及推导间来测定火星的密度？说明理由及推导过程过程. . 贴近火星飞行时，贴近火星飞行时， 星Rr 火星的平均密度为火星的平均密度为：334星RMVM联立上面三式联立上面三式得：23GT 解析：航天器绕星球飞行，万有引力解析：航天器绕星球飞行，万有引力提供向心力，所以提供向心力，所以 rTmrMmG22)2(二、发

8、现未知天体二、发现未知天体( (阅读阅读) )问题1:应用万有引力定律除可以计算天体的 质量外,还可以在天文学上有什么作用?问题2:应用万有引力定律发现了哪些行星?问题3:人们是怎样应用万有引力定律来发现 未知天体的?二、发现未知天体二、发现未知天体 、“笔尖下发现的行星笔尖下发现的行星” 海王星的发海王星的发现现 英国剑桥大学的学生，英国剑桥大学的学生，23岁的亚当斯发现根岁的亚当斯发现根据万有引力定律计算得出的天王星轨道与它的真据万有引力定律计算得出的天王星轨道与它的真实轨道总有偏差，预言了新行星的存在。并计算实轨道总有偏差，预言了新行星的存在。并计算出了新行星的轨道。出了新行星的轨道。同

9、年，法国的勒维列也算出了同样的结果，同年，法国的勒维列也算出了同样的结果，并把预言的结果寄给了柏林天文学家加勒并把预言的结果寄给了柏林天文学家加勒 加勒加勒把望远镜对准把望远镜对准勒维列预言勒维列预言的位置，果然的位置，果然发现有一颗新的行星发现有一颗新的行星就是海王星就是海王星.海王星海王星海王星地貌海王星地貌、冥王星的发现冥王星的发现 海王星发现之后，人们发现它的轨道海王星发现之后，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预言另一颗新行星亚当斯和勒维列的方法预言另一颗新行星的存在的存在在预言提出之后，在预言提出之后，19301

10、930年，汤博（年，汤博（Tom Tom baughbaugh）发现了这颗行星发现了这颗行星冥王星冥冥王星冥王星的实际观测轨道与理论计算的一致，王星的实际观测轨道与理论计算的一致，所以人们确认，冥王星是太阳系最外一颗所以人们确认，冥王星是太阳系最外一颗行星了行星了冥王星与其卫星冥王星与其卫星美国美国2019年发射，年发射，并于并于2019至至2019年年访问冥王访问冥王星的宇宙星的宇宙飞船飞船小结：小结：rTmrMmG2224轨道半径r2RMmGmg 星球半径RRTmRMmG222423GT2. 两颗离得很近的恒星称为双星，这两颗星必须两颗离得很近的恒星称为双星，这两颗星必须以一定速率绕某一中心转动，才不至于由于万行以一定速率绕某一中心转动，才不至于由于万行引力作用而吸引在一起。已知质量分别为引力作用而吸