7.3万有引力理论的成就 课件（共45张PPT）2024-2025学年高中物理（人教版2019）必修2

(课件网) 万有引力理论的成就 高一年级 物理 小故事 赫歇尔 望远镜 小故事 天王星 海王星 万有引力定律 牛顿 一 “称量”地球的质量 天平 电子秤 思考：如何“称量”地球的质量 问题1：该从什么角度思考这一问题？ 万有引力角度 问题2：应选择哪个物体作为研究对象？ 选地面上的物体 思考：如何“称量”地球的质量 问题3：地面上的物体运动情况如何、 受力情况如何？ 物体随地球自转做匀速圆周运动 G F万 F向 问题4：需要做怎样的简化？ 不考虑自转的影响，物体所受的重力等于地球对物体的引力。 思考：如何“称量”地球的质量 问题5：如何推出地球质量的表达式？ 地球的质量为M地,地面上的物体质量为m，地球的半径为R，引力常量为G，地表的重力加速度为g 思考：如何“称量”地球的质量 式中的量是否可以观测？ 卡文迪什将利用扭秤装置测定引力常量的实验称为“称量地球的重量” 卡文迪什 著名文学家马克·吐温满怀激情地说：“科学真是迷人。根据零星的事实， 增添一点猜想，竟能赢得那么多收获！” 二 计算天体的质量 如何“称量” 太阳的质量？ 思考：如何“称量”太阳的质量 问题1：该从什么角度思考这一问题？ 万有引力、牛顿第二定律角度 问题2：应选择哪个物体作为研究对象？ 选太阳系行星（地球） 思考：如何“称量”太阳的质量 问题3：地球的运动情况如何、受力情况如何？需要做怎样的简化？ 把地球绕太阳的运动简化为匀速圆周运动，万有引力提供它的向心力。 思考：如何“称量”太阳的质量 问题4：如何推出太阳质量的表达式？（考虑式中的量可观测） M太 m r是地球与太阳之间的距离， T是地球绕太阳的公转周期 金星凌日 科学家们通过研究“金星凌日”这一现象，推算出太阳和地球间平均距离为1.5×1011m 太阳的质量 换用太阳系其他行星的数据进行计算，会得到不同的结果吗？ 根据开普勒第三定律 选择不同的行星计算的太阳质量均相同 思考1：利用刚才式子可求地球质量吗？ M太 m 可求：中心天体的质量 思考2：如何计算地球的质量？（不受自转的影响） 思考3：如何测量月球的质量？ 思考4：如何测量未知天体的密度？ r是轨道半径 R是中心天体的半径 * 小探究 未来的某一天，你成了宇航员，搭乘 “英雄”号火星探测器飞近火星，并进入 靠近火星表面的圆形轨道进行预定的考 察工作，你能不能仅用一只表通过测定时 间来测定火星的密度？ 思路：火星的质量 火星的密度 靠近火星表面的圆形轨道: r =R (火星半径） 一只表 : 可求探测器运行的周期T 未知量太多 布瓦尔（法） 木星 土星 天王星 理论轨道 实际轨道 天王星 三 发现未知的天体 天王星的运动轨道出现偏差，是什么原因造成的？ 是天文观测数据不准确？ 是万有引力定律的准确性有问题？ 是天王星轨道外面还有一颗未发现的行星？ …… 亚当斯（英） 勒维耶（法） 法国天文学家勒维耶，他是名字被刻在埃菲尔铁塔的七十二位法国科学家与工程师之一。 “请您把你们的望远镜指向黄径326°宝瓶座内的横道上的一点，您将在离此约1°的区域发现一颗光度相当于9等的新行星，它的圆面略可依稀分辨。” ——— 勒维耶 伽勒 笔尖下发现的行星：海王星 勒维耶位置 海王星 亚当斯位置 科学的研究方法 发现问题 大胆猜想 理论推导 实践检验 天王星“古怪”的轨道 各种猜想 亚当斯、勒维耶计算新行星的轨道 伽勒在预言位置观测到海王星 冥王星 1930年，汤博发现了冥王星 双星 球状星团 四 预言哈雷彗星回归 哈雷彗星是地球上唯一能用裸眼看见的短周期彗星。 英国天文学家哈雷成功预言这颗彗星回归时间。 哈雷彗星 哈雷彗星轨道的半长轴r1约等于地球绕太阳公转半径r2的18倍，请你估算哈雷彗星的周期？ 解：根据开普勒第三定律 ... ...