【物理】万有引力定律理论的成就课件-2024-2025学年高一下学期物理人教版2019必修第二册

第七章万有引力与宇宙航行第3节万有引力理论的成就你知道有哪些可以称量物体质量的方法？问题：上面的方法能测量地球、月亮、太阳的质量吗？我们可以用什么办法测量地球、月亮、太阳的质量呢？1.了解万有引力定律在天文学上的应用。2.会用万有引力定律计算天体的质量和密度。3.掌握综合运用万有引力定律和圆周运动学知识分析具体问题的方法。与地球保持相对静止的在赤道地面上的物体，若考虑地球自转的影响从地球外看，由牛顿第二定律得：在地面上看，物体静止则有：由以上两式可得：可以看出：FNω一、“称量”地球的质量与地球保持相对静止的在南北两极地面上的物体，若考虑地球自转的影响从地球外看，由牛顿第二定律得：在地面上看，物体静止则有：由以上两式可得：由此可以看出，物体的重力随纬度的升高而增大。由于物体的质量是不变的，所以可以得出地球上的重力加速度随纬度的升高而增大。FwFNωFwGF向与地球保持相对静止的在任意纬度处地面上的物体，若考虑地球自转的影响重力是万有引力的一个分力，方向是竖直向下，不是指向地心的。为了测地球的质量，需要对模型进行怎样的简化？能简化吗？FO

赤道：南极北极：

FFnO

mg质量为1kg的物体在赤道时需要的向心力：F向=mr(2π/T)2=1×6400000×4×3.142/(24×60×60)2=0.034N＜＜

mg=9.8N忽略向心力，即不考虑地球的自转基本思路G重=F引R-----中心天体的半径g-----中心天体表面的重力加速度根据天体表面重力加速度求天体质量

物体在天体表面附近受到的重力近似等于万有引力为什么把卡文迪许测量万有引力常量G说成是“测量地球的质量”？若不考虑地球自转的影响GM=gR2黄金代换式例1：设地面附近的重力加速度g＝9.8m/s2，地球半径R＝6.4×106m，引力常量G＝6.67×10－11N·m2/kg2，试估算地球的质量．答案

ME＝

忽略地球自转二、计算天体的质量rMmF地球公转角速度ω不能直接测出,但我们知道地球公转的周期T（M与m无关）中心天体M环绕天体m求解思路：环行天体的向心力由中心天体对其万有引力提供具体方法：注意：待求天体（M）的质量与环行天体（m）的质量无关月球绕地球运行的周期T=27.3天，月球与地球的平均距离r=3.84×108mM地=5.98×1024kg例：把地球绕太阳的公转看作是匀速圆周运动，已知轨道半径约为1.5×1011m，引力常量G=6.67×10－11N·m2/kg2，估算太阳的质量。注意：环绕法只能求出中心天体的质量。

三、天体密度的计算

英国的亚当斯和法国的勒维耶四、发现未知天体1846年9月23日晚,由德国的伽勒在柏林天文台用望远镜在勒维耶预言的位置附近发现了这颗行星——海王星柏林天文台人们称海王星为“笔尖下发现的行星”。2.冥王星是怎样发现的？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耶的方法预言另一颗新行星的存在．在预言提出之后，1930年，汤博发现了太阳系的后来曾被称为第九大行星的冥王星.美国宇航局（NASA）提供的冥王星（上者）与它的卫星的画面冥王星为什么会被“降级”1、天文学家已经测出月球表面的加速度g、月球的半径R和月球绕地球运转的周期T等数据，根据万有引力定律就可以“称量”月球的质量了。已知引力常量G，用M表示月球的质量。关于月球质量，下列正确的是（

）2、一星球半径和地球半径相同，它表面的重力加速度是地球表面重力加速度的2倍，则该星球质量是地球质量的(忽略地球、星球的自转)（）A.1倍

B.2倍

C.3倍

D.4倍3．假设地球可视为质量均匀分布的球体，地球表面重力加速度在两极的大小为g0，在赤道的大小为g，地球自转的周期为T，若地球表面上的质点与地心O的连线与赤道平面的夹角为60°。其他条件不变，则质点位置的向心加速度为（

）A4．利用下列哪组数据，可以计算出地球质量（）A．已知地球半径和地面重力加速度B．已知卫星绕地球做匀速圆周运动的轨道角速度和周期C．已知月球绕地球做匀速圆周运动的周期和月球质量D．已知同步卫星离地面高度和地球自转周期A5.（多选）下列说法正确的是（）A.海王星、冥王星的发现表明了万有引力理论在太阳系内的正确性B.科学家在观测双星系统时，同样可以用万有引力定律来分析C.冥王星被称为“笔尖