萬(wàn)有引力理論的成就

第一頁(yè)，共二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期六知識(shí)回顧萬(wàn)有引力定律1、內(nèi)容：自然界中任何兩個(gè)物體都相互吸引，引力的大小與物體的質(zhì)量m1和m2的乘積成正比，與它們之間距離r的二次方成反比。2、公式：

r：質(zhì)點(diǎn)(球心)間的距離引力常量：G=6.67×10－11

N·m2/kg23、條件:

質(zhì)點(diǎn)或均質(zhì)球體4、理解:普遍性、相互性、宏觀性、特殊性m2m1FFr第二頁(yè)，共二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期六卡文迪許被稱為能稱出地球質(zhì)量的人地球的質(zhì)量怎樣稱量?“稱量地球的質(zhì)量”第三頁(yè)，共二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期六“稱量地球的質(zhì)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(cè)出的引力常量G卡文迪許是如何“稱量地球的質(zhì)量”的呢?能否通過(guò)萬(wàn)有引力定律來(lái)“稱量”?第四頁(yè)，共二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期六物體在天體(如地球)表面時(shí)受到的重力近似等于萬(wàn)有引力“稱量地球的質(zhì)量”第五頁(yè)，共二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期六

科學(xué)真是迷人。根據(jù)零星的事實(shí)，增加一點(diǎn)猜想，竟能贏得那么多的收獲！

——馬克·吐溫“稱量地球的質(zhì)量”第六頁(yè)，共二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期六RMGθmωrFnF引“稱量地球的質(zhì)量”物體在天體表面時(shí)受到的重力近似等于萬(wàn)有引力?萬(wàn)有引力分解為兩個(gè)分力：重力:G=mg

和m隨地球自轉(zhuǎn)的向心力Fn:Fn=m

r

4π2T

2結(jié)論：向心力遠(yuǎn)小于重力萬(wàn)有引力近似等于重力因此不考慮(忽略)地球自轉(zhuǎn)的影響第七頁(yè)，共二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期六

地球的質(zhì)量到底有多大?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(qǐng)你根據(jù)這些數(shù)據(jù)計(jì)算地球的質(zhì)量?！胺Q量地球的質(zhì)量”M=6.0×1024kg第八頁(yè)，共二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期六1、物體在天體表面時(shí)受到的重力等于萬(wàn)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)量的兩條基本思路第九頁(yè)，共二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期六計(jì)算太陽(yáng)的質(zhì)量測(cè)出某行星的公轉(zhuǎn)周期T、軌道半徑r能不能由此求出太陽(yáng)的質(zhì)量M？分析：1.將行星的運(yùn)動(dòng)看成是勻速圓周運(yùn)動(dòng).2.萬(wàn)有引力提供向心力

F引=Fn.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?。?！M=2.0×1030kg思考：不同行星與太陽(yáng)的距離r和繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)的周期T都是不同的但是由不同行星的r、T計(jì)算出來(lái)的太陽(yáng)質(zhì)量必須是一樣的！上面這個(gè)公式能保證這一點(diǎn)嗎？第十頁(yè)，共二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期六計(jì)算中心天體的質(zhì)量已知:地球半徑：R=6400×103m

月亮周期：T=27.3天≈2.36×106s

月亮軌道半徑:r≈60R，求：地球的質(zhì)量M？

F引=Fn第十一頁(yè)，共二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期六計(jì)算中心天體的質(zhì)量知道環(huán)繞體的線速度v或角速度ω及其軌道半徑r，能不能求出中心天體的質(zhì)量？

F引=Fn第十二頁(yè)，共二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期六2、行星（或衛(wèi)星）做勻速圓周運(yùn)動(dòng)所需的萬(wàn)有引力提供向心力一、計(jì)算天體質(zhì)量的兩條基本思路只能求出中心天體的質(zhì)量?。?！第十三頁(yè)，共二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期六二、天體密度的計(jì)算MVr=第十四頁(yè)，共二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期六當(dāng)r≈R時(shí)二、天體密度的計(jì)算MVr=第十五頁(yè)，共二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期六請(qǐng)閱讀課本“發(fā)現(xiàn)未知天體”，回到如下問(wèn)題：?jiǎn)栴}1：筆尖下發(fā)現(xiàn)的行星是哪一顆行星？問(wèn)題2：人們用類似的方法又發(fā)現(xiàn)了哪顆星？三、發(fā)現(xiàn)未知天體第十六頁(yè)，共二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期六背景：

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

三、發(fā)現(xiàn)未知天體第十七頁(yè)，共二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期六

海王星的軌道由英國(guó)的劍橋大學(xué)的學(xué)生亞當(dāng)斯和法國(guó)年輕的天文愛(ài)好者勒維耶各自獨(dú)立計(jì)算出來(lái)。1846年9月23日晚，由德國(guó)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”。海王星三、發(fā)現(xiàn)未知天體第十八頁(yè)，共二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期六

當(dāng)時(shí)有兩個(gè)青年——英國(guó)的亞當(dāng)斯和法國(guó)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(tái)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(tái)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(shuō)和牛頓力學(xué)得到了最好的證明?？茖W(xué)史上的一段佳話三、發(fā)現(xiàn)未知天體第十九頁(yè)，共二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期六理論軌道實(shí)際軌道

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)未知天體第二十頁(yè)，共二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期六諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者物理學(xué)家馮·勞厄說(shuō)：“沒(méi)有任何東西像牛頓引力理論對(duì)行星軌道的計(jì)算那樣，如此有力地樹(shù)立起人們對(duì)年輕的物理學(xué)的尊敬。從此以后，這門(mén)自然科學(xué)成了巨大的精神王國(guó)……”三、發(fā)現(xiàn)未知天體第二十一頁(yè)，共二十四頁(yè)，編輯于2023年，星期六課堂小結(jié)兩條基本思路