64万有引力的理论成就43.pptx
请同学们准备好草稿纸、笔，预习p41-p43并思考：1、“称”地球质量有几种方法？分别需要知道哪些条件？2、“笔尖下发现的星球”指的是？,【答案】AC,开普勒三定律,知识回顾,开普勒第一定律轨道定律,所有行星都分别在大小不同的椭圆轨道上围绕太阳运动，太阳是在这些椭圆的一个焦点上;,开普勒第二定律面积定律,对每个行星来说，太阳和行星的连线在相等的时间扫过相等的面积;,开普勒第三定律周期定律,所有行星的轨道的半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等.,课堂小结,古人观点,牛顿思考,理论演算,总结规律,建模,理想化,类比,1、抛出的苹果总要落回地面，是什么原因使苹果不离开地球？,一、牛顿的思考,太阳对行星的引力地球对月球的引力地球对苹果的引力,是同一种力吗？它们遵循什么规律呢？,2、是什么原因使月亮绕地球公转而没有离开地球？,创设情景 月地检验,r月,R地,地面物体所受地球的引力月球所受地球的引力太阳与行星间的引力,是同一种性质的力都遵循,二、“月地检验”结论,牛顿的再度猜想,既然太阳与行星间、地球与月球间、地球与物体间都有引力，且满足平方反比规律。那么任何两个有质量的物体间是否也都有这样的引力呢？,1、内容：自然界中任何两个物体都是互相吸引的，引力的大小跟这两个物体的质量的乘积成正比，跟它们的距离的二次方成反比.,一、万有引力定律,(1)引力常量适用于任何两个物体；(2)意义：在数值上等于两个质量都是1kg的物体相距1m时的相互作用力。,G:引力常量 6.6710-11Nm2/kg2,五、引力常量的测量,T形架,金属丝,平面镜,牛顿发现了万有引力定律但却无法计算出两个天体间的引力大小，因为他不知道引力常量 G 值！谁第一次比较准确的测量出G值？,1798年英国物理学家卡文迪许巧妙的利用扭称装置，比较准确的测量出了引力常量G的数值。,G的物理意义 两质量各为1kg的物体相距1m时万有引力的大小。,如两质量分布均匀的球体：,无论球体的大小相对于L大小不能忽略也好，可以忽略也罢，它们的万有引力大小都可以用F引=Gm1m2/L2 求解。,物体在天体表面时受到的重力近似等于万有引力,?,万有引力分解为两个分力：（1）重力:G=mg（2）m随地球自转的向心力Fn:,核心要点突破,回顾所学内容,(1)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。,(2)万有引力定律的内容是什么？如何用公式表示？,r：质点(球心)间的距离,引力常量：G=6.67 1011 Nm2/kg2,牛顿得出万有引力定律后，却无法计算两个天体之间的引力大小，因为他不知道G值。100多年后，卡文迪许在实验室里通过几个铅球之间的引力的测量，比较准确地得出了G的数值。G值的测定不仅证明了万有引力的实际存在及万有引力定律的正确性，更使万有引力定律有了真正的实用价值。卡文迪许被称为能称出地球质量的人,思考：卡文迪许是如何称量地球质量的?,物理小故事,卡文迪许,已知:地球表面g=9.8m/s2，地球半径R=6400km，引力常量G=6.6710-11Nm2/kg2。请你根据这些数据推导出地球的质量的表达式并计算地球质量。（提示：在忽略自转的影响时，物体在地球表面时受到的重力大小能不能近似等于万有引力的大小？）,历史足迹-“称量地球的质量”,物体在地球表面时受到的重力近似等于万有引力,20,模型：不考虑地球自转的影响，地球表面的物体受到的重力等于地球对物体的万有引力,测量：地球表面的重力加速度g 地球的半径R,g如何获得？,1、自由落体2、平抛,推论1：天体表面的重力加速度,（决定式）,在忽略自转的影响时,推论2：黄金代换,g-天体表面的重力加速度,R-天体的半径,练一练,已知月球的质量是7.31022kg，半径是1.7103km，月球表面的自由落体加速度有多大？（G=6.6710-11Nm2/kg2 1.72=2.89）,解：设月球的质量为M，某物体的质量为m，月球的半径为R则根据重力等于万有引力得,得到g=,=1.68m/s2,23,太阳的质量,!,24,模型：地球绕太阳做匀速圆周运动,25,模型：地球绕太阳做匀速圆周运动,测量：地球绕太阳运动的周期T 地球绕太阳运动的半径r,26,算出太阳质量的同时能算出地球的质量吗？,该如何做？,模型：待测的天体（地球）处于中心，它的卫星（月球）绕它做匀速圆周运动。,用此方法能计算出地球的质量吗？,27,模型：卫星绕地球做匀速圆周运动,测量：卫星绕地球运动的周期T 卫星绕地球运动的半径r,各种各样的卫星,人造卫星运动的线速度、角速度、向心加速度和周期：,(3)由 得：,(4)由 得：,可见：卫星运动情况(a、V、T)是由 r 惟 一决定,(2)由 得：,记忆口诀：“一定而四定”,1,2,3,4,v1v2=v3v4,T1T2=T3T4,12=34,人造地球卫星的运动规律,越高越慢,计算中心天体的两条基本思路,小结：,1.重力等于万有引力,2.万有引力提供向心力,【答案】A,【答案】C,越高越慢,请阅读课本“发现未知天体”，回到如下问题：,问题1：笔尖下发现的行星是哪一颗行星？问题2：人们用类似的方法又发现了哪颗星？,二、发现未知天体,背景：1781年由英国物理学家威廉赫歇尔发现了天王星，但人们观测到的天王星的运行轨迹与万有引力定律推测的结果有一些误差,三、发现未知天体,海王星的轨道由英国的剑桥大学的学生亚当斯和法国年轻的天文爱好者勒维耶各自独立计算出来。1846年9月23日晚，由德国的伽勒在勒维耶预言的位置附近发现了这颗行星,人们称其为“笔尖下发现的行星”。,三、发现未知天体,英国的亚当斯和法国的勒维耶,【答案】BC,计算中心天体的两条基本思路,小结：,1.重力等于万有引力,2.万有引力提供向心力,探究1、计算天体的质量,作业,完成全优课堂p36优化训练4，即时训练1，p94第1、2、7、8预习课本p44-476.5宇宙航行并思考：（1）三个宇宙速度是什么意思？（2）发射速度跟运行速度有什么区别？（3）同一个轨道上卫星的a、v、T相等吗？这些量与卫星的质量有关系吗？,拓展：（3）天体密度的计算（此内容极难，非自虐，请忽略）,已知:地球半径：R=6400103m 月亮周期：T=27.3天2.36106s 月亮轨道半径:r 60R，推导出地球的密度的表达式？,拓展：（3）天体密度的计算,2利用天体表面的重力加速度来求天体的密度,
