萬有引力理論的成就高一物理高效互動(dòng)課件（人教2019）

高中物理必修二

第七章

萬有引力與宇宙航行7.3萬有引力理論的成就

高中物理必修二

第七章

萬有引力與宇宙航行卡文迪許被稱為能稱出地球質(zhì)量的人思考：地球的質(zhì)量怎樣稱量?當(dāng)時(shí)已知：地球的半徑R、

地球表面重力加速度g、卡文迪許已測出的引力常量G能否通過萬有引力定律來“稱量”?

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第七章

萬有引力與宇宙航行

已知:地球表面g=9.8m/s2,地球半徑R=6400km，引力常量G=6.67×10-11Nm2/kg2。請你根據(jù)這些數(shù)據(jù)計(jì)算地球的質(zhì)量。代入數(shù)據(jù)得

M=6.0×1024kg

一、計(jì)算天體質(zhì)量的兩條基本思路1、物體在天體表面時(shí)受到的重力等于萬有引力g---------天體表面的重力加速度R--------天體的半徑

一、計(jì)算天體質(zhì)量的兩條基本思路2、行星（或衛(wèi)星）做勻速圓周運(yùn)動(dòng)所需的萬有引力提供向心力可得：只能求出中心天體的質(zhì)量?。。?/p>

例題1、已知:地球半徑：R=6400×103m，月球繞地球運(yùn)動(dòng)的周期：T=27.3天≈2.36×106s，月球軌道半徑:r≈60R，求：地球的質(zhì)量M？

一、計(jì)算天體質(zhì)量的兩條基本思路

解：由萬有引力提供向心力，得F引=Fn代入數(shù)據(jù)得

M=6.0×1024kg只能求出中心天體的質(zhì)量,不能求出轉(zhuǎn)動(dòng)天體的質(zhì)量.

二、天體密度的計(jì)算思考：計(jì)算出了天體的質(zhì)量，如何求解天體的密度？

二、天體密度的計(jì)算當(dāng)r≈R時(shí)

二、天體密度的計(jì)算

二、天體密度的計(jì)算

三、發(fā)現(xiàn)未知天體1、背景：

1781年由英國物理學(xué)家威廉．赫歇爾發(fā)現(xiàn)了天王星，但人們觀測到的天王星的運(yùn)行軌跡與萬有引力定律推測的結(jié)果有一些誤差……

2、科學(xué)史上的一段佳話：

英國的亞當(dāng)斯和法國的勒威耶在互不知曉的情況下分別進(jìn)行了整整兩年的工作。1845年亞當(dāng)斯先算出結(jié)果，但格林尼治天文臺卻把他的論文束之高閣。1846年9月18日，勒威耶把結(jié)果寄到了柏林，卻受到了重視。柏林天文臺的伽勒于1846年9月23日晚就進(jìn)行了搜索，并且在離勒威耶預(yù)報(bào)位置不遠(yuǎn)的地方發(fā)現(xiàn)了這顆新行星。海王星的發(fā)現(xiàn)使哥白尼學(xué)說和牛頓力學(xué)得到了最好的證明。理論軌道實(shí)際軌道3、冥王星的發(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(jì)算的不一致．于是幾位學(xué)者用亞當(dāng)斯和勒維列的方法預(yù)言另一顆新星的存在．

在預(yù)言提出之后，1930年3月14日，湯博發(fā)現(xiàn)了這顆新星——冥王星。

三、發(fā)現(xiàn)未知天體

3、哈雷彗星回歸

英國天文學(xué)家哈雷計(jì)算出在1531年、1607年和1682年出現(xiàn)的三顆彗星的軌道如出一轍，并預(yù)言這三次出現(xiàn)的彗星是同一顆星，周期約為76年，還預(yù)言它將于1758年底或1759年初再次回歸。1759年3月這顆彗星如期通過了近日點(diǎn)，它最近一次回歸是1986年，它的下次回歸將在2061年左右。4、海王星的發(fā)現(xiàn)和哈雷彗星的“按時(shí)回歸”確立了萬有引力定律的地位。

三、發(fā)現(xiàn)未知天體

四、天體運(yùn)動(dòng)的分析與計(jì)算3、四個(gè)重要結(jié)論規(guī)律：“一定四定”(即r定了，v、ω、T、a都定了)，

“越遠(yuǎn)越慢”(即r越大，v、ω、a越小，T越大)。

四、天體運(yùn)動(dòng)的分析與計(jì)算

課堂練習(xí)1、科學(xué)家對銀河系中心附近的恒星S2進(jìn)行了多年的持續(xù)觀測，給出1994年到2002年間S2的位置如圖所示?？茖W(xué)家認(rèn)為S2的運(yùn)動(dòng)軌跡是半長軸約為1000AU(太陽到地球的距離為1AU)的橢圓，銀河系中心可能存在超大質(zhì)量黑洞。這項(xiàng)研究工作獲得了2020年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。若認(rèn)為S2所受的作用力主要為該大質(zhì)量黑洞的引力，設(shè)太陽的質(zhì)量為M，可以推測出該黑洞質(zhì)量約為(