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）

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歡迎進入物理課堂 回顧所學內(nèi)容 1 物體做圓周運動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 分解為兩個分力 m隨地球自轉(zhuǎn)圍繞地軸運動的向心力和重力 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 分解為兩個分力 m隨地球自轉(zhuǎn)圍繞地軸運動的向心力和重力 因此 重力是萬有引力的一個分力 實際上隨地球自轉(zhuǎn)的物體向心力遠小于重力 在忽略自轉(zhuǎn)的影響下萬有引力大小近似等于重力大小 回顧所學內(nèi)容 1 物體做圓周運動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分力 當忽略了地球的自轉(zhuǎn)時 可認為重力在數(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 給我一個支點 我可以撬動球 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分力 當忽略了地球的自轉(zhuǎn)時 可認為重力在數(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 而卡文迪許測出G后 就意味著我們也測出了地球的質(zhì)量 卡文迪許把他自己的實驗說成是 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 這不能不說是一個奇跡 就連一個外行人 著名文學家馬克 吐溫滿懷激情地說 科學真是迷人 根據(jù)零星的事實 增添一點猜想 竟能贏得那么多收獲 這話雖然出自一位外行人之口 卻道出了科學發(fā)現(xiàn)的精髓 二 天體質(zhì)量的計算 1 地球公轉(zhuǎn)實際軌道是什么形狀 為了解決問題的方便 我們通?？梢哉J為地球在繞怎樣的軌道做什么運動 思考 應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作何運動 而我們通常可以認為做什么運動 地球?qū)嶋H軌道是橢圓 通?？梢哉J為地球繞太陽做勻速圓周運動 二 天體質(zhì)量的計算 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為地球在繞怎樣的軌道做什么運動 2 地球作圓周運動的向心力是由什么力來提供的 思考 應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為地球繞太陽做勻速圓周運動 2 地球作圓周運動的向心力是由什么力來提供的 地球作圓周運動的向心力是由太陽對地球的萬有引力來提供的 二 天體質(zhì)量的計算 1 地球?qū)嶋H軌道是什么形狀 為了解決問題的方便 我們通常可以認為地球在繞怎樣的軌道做什么運動 2 地球作圓周運動的向心力是由什么力來提供的 思考 應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為地球繞太陽做勻速圓周運動 地球作圓周運動的向心力是由太陽對地球的萬有引力來提供的 地球作圓周運動的向心力是由太陽對地球的萬有引力來提供的 地球公轉(zhuǎn)角速度不能直接測出 但我們知道地球公轉(zhuǎn)的周期 該表達式與地球 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其萬有引力獨家提供 具體方法 特點 須知道待求天體 M 的某一環(huán)行天體的運行規(guī)律 且與環(huán)行天體的質(zhì)量 m 無關(guān) 二 計算天體的質(zhì)量 思維擴展 計算地球的質(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 預見并發(fā)現(xiàn)未知行星 是萬有引力理論威力和價值的最生動例證 在1781年發(fā)現(xiàn)的第七個行星 天王星的運動軌道 總是同根據(jù)萬有引力定律計算出來的有一定偏離 當時有人預測 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 海王星的實際軌道由英國劍橋大學的學生亞當斯和法國年輕的天文愛好者勒維耶根據(jù)天王星的觀測資料各自獨立地利用萬有引力定律計算出來的 英國的亞當斯和法國的勒維耶 1846年9月23日晚 由德國的伽勒在柏林天文臺用望遠鏡在勒維耶預言的位置附近發(fā)現(xiàn)了這顆行星 海王星 柏林天文臺 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算的不一致 于是幾位學者用亞當斯和勒維耶的方法預言另一顆新行星的存在 在預言提出之后 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 國際天文學聯(lián)合會大會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 行星 這個說法起源于希臘語 原意指太陽系中的 漫游者 近千年來 人們一直認為水星 金星 地球 火星 木星和土星是太陽系中的標準行星 19世紀后 天文學家陸續(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 這個區(qū)域一直是太陽系小行星和彗星誕生的地方 20世紀90年代以來 天文學家發(fā)現(xiàn)柯伊伯帶有更多圍繞太陽運行的大天體 比如 美國天文學家布朗發(fā)現(xiàn)的 2003UB313 就是一個直徑和質(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) 國際天文學聯(lián)合會大會通過的新行星定義 意在彌合傳統(tǒng)的行星概念與新發(fā)現(xiàn)的差距 大會通過的決議規(guī)定 行星 指的是圍繞太陽運轉(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 因此被自動降級為 矮行星 冥王星為什么會被 降級 三 發(fā)現(xiàn)未知天體 海王星的發(fā)現(xiàn)和1705年英國天文學家哈雷根據(jù)萬有引力定律正確預言了哈雷彗星的回歸最終確立了萬有引力定律的地位 也成為科學史上的美談 諾貝爾物理學獎獲得者 物理學家馮 勞厄說 沒有任何東西向牛頓引力理論對行星軌道的計算那樣 如此有力地樹起人們對年輕的物理學的尊敬 從此以后 這門自然科學成了巨大的精神王國 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著人們的心 搜索工作從來沒有停止過 美國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點是 1 萬有引力定律在天文學中的應用 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中具有的重要意義 謝謝 同學們 來學校和回家的路上要注意安全 同學們 來學校和回家的路上要注意安全