高中一年級下學(xué)期物理 選修2 7.3《 萬有引力理論的成就》課件

萬有引力的理論成就重慶市優(yōu)質(zhì)課程資源問題：?

在初中，我們已經(jīng)知道物體的質(zhì)量可以用天平來測量，生活中物體的質(zhì)量常用電子秤或臺秤來稱量。對于地球，我們怎樣“稱量”它的質(zhì)量呢？課堂引入“給我一個支點，我可以撬動地球?！?/p>

——阿基米德

問題1：我們能否用杠桿的原理稱量地球質(zhì)量呢？為什么？疑惑：地球質(zhì)量約為6×1024kg，設(shè)杠桿支點距離地球1m，阿基米德在另一端能產(chǎn)生的作用力為600N，根據(jù)杠桿原理可知杠桿大約長1億光年。阿基米德能做到嗎？如果有人說他能稱出地球的質(zhì)量，你信嗎？我可以天平or

桿秤課堂引入×卡文迪許一、“稱量”地球的質(zhì)量若不考慮地球自轉(zhuǎn)的影響，地面上質(zhì)量為m的物體所受的重力mg等于地球?qū)ξ矬w的引力，即地面的重力加速度

g

和地球半徑

R

在卡文迪什之前就已知道，一旦測得引力常量

G，就可以算出地球的質(zhì)量M

。因此，卡文迪什被稱為“第一個稱出地球質(zhì)量的人”。方法一：重力加速度法(g、R）算一算：設(shè)地面附近的重力加速度g=9.8m/s2，地球半徑R=6.4×106m，引力常量G=6.67×10-11N·m2/kg2，試估算地球的質(zhì)量。還有其他方法嗎？科學(xué)真是迷人。根據(jù)零星的事實，增加一點猜想，竟能贏得那么多的收獲！——馬克·吐溫一、“稱量”地球的質(zhì)量方法一：重力加速度法(g、R）算一算：已知月球繞地球周期T=27.3天，月地平均距離r=3.84×108m，引力常量G=6.67×10-11N·m2/kg2，試估算地球的質(zhì)量。方法二：環(huán)繞法（T、r）忽略太陽及其他天體對月球的引力。一、“稱量”地球的質(zhì)量如果測出了某行星的公轉(zhuǎn)周期T、軌道半徑r，能不能由此求出太陽的質(zhì)量M？二、“稱量”太陽的質(zhì)量猜想：拓展：把地球繞太陽的公轉(zhuǎn)看作是勻速圓周運動，已知軌道半徑約為1.5×1011m，引力常量G=6.67×10－11N·m2/kg2，估算太陽的質(zhì)量。方法二：環(huán)繞法（T、r）注意：環(huán)繞法只能求出中心天體的質(zhì)量。

二、“稱量”太陽的質(zhì)量拓展一：若知道地球繞太陽的公轉(zhuǎn)線速度v和軌道半徑r，能否估算太陽的質(zhì)量？拓展二：若知道地球繞太陽的公轉(zhuǎn)角速度ω和軌道半徑r，能否估算太陽的質(zhì)量？拓展三：若知道地球繞太陽的公轉(zhuǎn)線速度v和公轉(zhuǎn)周期T，能否估算太陽的質(zhì)量？二、“稱量”太陽的質(zhì)量基本思路：三、計算天體的密度g、R法T、r法同理:可用v-r、ω-r、v-T等求質(zhì)量的方法求天體的密度。r=R到了18世紀(jì)，人們已經(jīng)知道太陽系有7顆行星，其中1781年發(fā)現(xiàn)的第七顆行星——

天王星的運動軌道有些“古怪”：根據(jù)萬有引力定律計算出來的軌道與實際觀測的結(jié)果總有一些偏差。天王星疑問：是天文觀測數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確？是萬有引力定律的準(zhǔn)確性有問題？還是天王星軌道外面還有一顆未發(fā)現(xiàn)的行星？天王星四、發(fā)現(xiàn)未知天體英國劍橋大學(xué)的學(xué)生亞當(dāng)斯和法國年輕的天文學(xué)家勒維耶相信未知行星的存在。他們根據(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這顆“新”行星的軌道。1846年9月23日晚，德國的伽勒在勒維耶預(yù)言的位置附近發(fā)現(xiàn)了這顆行星，人們稱其為“筆尖下發(fā)現(xiàn)的行星”——海王星。(英)亞當(dāng)斯(法)勒維耶點擊圖片播放視頻四、發(fā)現(xiàn)未知天體

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(xué)者用亞當(dāng)斯和勒維耶列的方法預(yù)言另一顆星的存在。在預(yù)言提出之后，1930年3月14日，湯博發(fā)現(xiàn)了這顆星體——冥王星。四、發(fā)現(xiàn)未知天體哈雷依據(jù)萬有引力定律，用一年時間計算了它們的軌道。發(fā)現(xiàn)1531年、1607年和1682年出現(xiàn)的這三顆彗星軌道看起來如出一轍，他大膽預(yù)言，這三次出現(xiàn)的彗星是同一顆星，周期約為76年，并預(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，它最