人教版高中物理必修2萬有引力與航天 64萬有引力理論的成就課件公開課一等獎?wù)n件省課獲獎?wù)n件

14

萬有引力理論成就第1頁2萬有引力定律發(fā)覺對天文學(xué)發(fā)展起到了巨大推進(jìn)作用，尤其在天體物理學(xué)計算、天文觀測、衛(wèi)星發(fā)射和回收等天文活動中，萬有引力定律可稱為最有力工具。那么萬有引力定律是如何應(yīng)用呢？

新課引入第2頁31.理解萬有引力定律在天文學(xué)上應(yīng)用。2.會用萬有定律及時天體質(zhì)量，理解“稱量地球質(zhì)量”“計算太陽質(zhì)量”基本思緒。3.結(jié)識萬有引力定律科學(xué)成就，體會科學(xué)思想辦法。

學(xué)習(xí)目標(biāo)第3頁4自主學(xué)習(xí)反饋1．地球上物體具有重力是由于__________而產(chǎn)生，若不考慮地球自轉(zhuǎn)影響，地面上物體所受重力等于物體受到________________．因此我們只需測出________和地球表面__________即可求地球質(zhì)量．2．計算中心天體質(zhì)量，首先觀測圍繞中心天體運(yùn)動______________和____________，然后根據(jù)萬有引力提供________．由牛頓第二定律列出方程，求得中心天體質(zhì)量M＝________________.第4頁53．海王星是在1846年9月23日德國伽勒在勒維耶預(yù)言位置附近發(fā)覺，發(fā)覺過程是：發(fā)覺________實(shí)際運(yùn)動軌道與______________________軌道總有某些偏差，根據(jù)觀測到偏差數(shù)據(jù)和萬有引力定律計算出__________________，并預(yù)測也許出現(xiàn)時刻和位置；在預(yù)測時間去觀測預(yù)測位置．海王星與冥王星發(fā)覺最后確立了___________，也成為科學(xué)史上美談．第5頁6第6頁7阿基米德在研究杠桿原理后，曾經(jīng)說過一句什么名言？

“給我一種支點(diǎn)，我能夠撬動地球?！?/p>

那我們又是怎么懂得巨大地球質(zhì)量呢?那給我們一種杠桿(天平)是否就能夠稱量地球質(zhì)量了呢？不能課內(nèi)探究第7頁8一、科學(xué)真是迷人

一百數(shù)年前,英國人卡文迪許用他自己設(shè)計扭秤，“第一次稱出了地球質(zhì)量”。

第8頁9稱量地球重量1.卡文迪許為何說自己試驗(yàn)是“稱量地球重量（質(zhì)量）”？請你解釋一下原因。不考慮地球自轉(zhuǎn)影響

M是地球質(zhì)量，r是物體距地心距離，即地球半徑R

重力加速度g和地球半徑R在卡文迪許之前就懂得了，一旦測得引力常量G，則能夠計算出地球質(zhì)量M。

第9頁10例1.設(shè)地面附近重力加速度g=9.8m/s2，地球半徑R=6.4×106m，引力常量G=6.67×10-11N·m2/kg2，試估算地球質(zhì)量。答案：6×1024kg解：第10頁111.地球?qū)嶋H軌道是什么形狀？為理解決問題方便，我們通?？梢哉J(rèn)為地球在繞如何軌道做什么運(yùn)動？用萬有引力定律可算出地球質(zhì)量，能否用它算出太陽質(zhì)量呢?一般能夠以為地球繞太陽做勻速圓周運(yùn)動。二、計算天體質(zhì)量

第11頁122.地球作圓周運(yùn)動向心力是由什么力來提供？rMmF地球作圓周運(yùn)動向心力是由太陽對地球萬有引力來提供。第12頁13

地球公轉(zhuǎn)角速度不能直接測出,但我們懂得地球公轉(zhuǎn)周期。第13頁14該體現(xiàn)式與地球（環(huán)行天體）質(zhì)量m有沒有關(guān)系？rMmFvT第14頁15例2.把地球繞太陽公轉(zhuǎn)看作是勻速圓周運(yùn)動，軌道半徑約為1.5×1011m，已知引力常量G=6.67×10－11N·m2/kg2，則可估算出太陽質(zhì)量約為

kg。第15頁16解：地球繞太陽運(yùn)轉(zhuǎn)周期:T=365×24×60×60s=3.15×107s地球繞太陽做勻速圓周運(yùn)動向心力由萬有引力提供，答案：2×1030【提醒】解題時經(jīng)常需要引用某些常數(shù)，如地球自轉(zhuǎn)周期、月球公轉(zhuǎn)周期等。應(yīng)注意挖掘使用。第16頁171.物體在天體表面時受到重力等于萬有引力g---------天體表面重力加速度R--------天體半徑【辦法總結(jié)】計算天體質(zhì)量兩條基本思緒第17頁182.行星（或衛(wèi)星）做勻速圓周運(yùn)動所需萬有引力提供向心力只能求出中心天體質(zhì)量?。?！第18頁19根據(jù)上面兩種方式算出中心天體質(zhì)量M，結(jié)合球體體積計算公式物體密度計算公式求出中心天體密度第19頁20當(dāng)r=R時第20頁21例3.宇航員站在一種星球表面上某高處h自由釋放一小球，通過時間t落地，該星球半徑為R，你能求解出該星球質(zhì)量嗎？第21頁22解析：由星球表面附近重力等于萬有引力得解得：釋放小球后小球做勻加速運(yùn)動故星球質(zhì)量為第22頁23尤其提醒利用萬有引力定律提供向心力，我們只能求出中心天體質(zhì)量和密度。因此要求太陽質(zhì)量和密度就要以它行星為研究對象。若要求地球質(zhì)量和密度，就要以它衛(wèi)星為研究對象；也能夠以地面上物體利用重力近似等于萬有引力求得。第23頁24海王星軌道由英國劍橋大學(xué)學(xué)生亞當(dāng)斯和法國年輕天文愛好者勒維耶各自獨(dú)立計算出來。1846年9月23日晚，由德國伽勒在勒維耶預(yù)言位置附近發(fā)覺了這顆行星,人們稱其為“筆尖下發(fā)覺行星”。海王星三、預(yù)測未知天體——海王星發(fā)覺第24頁25當(dāng)初有兩個青年——英國亞當(dāng)斯和法國勒維耶在互不知曉情況下分別進(jìn)行了整整兩年工作。1845年亞當(dāng)斯先算出成果，但格林尼治天文臺卻把他論文束之高閣。1846年9月18日，勒維耶把成果寄到了柏林，卻受到了重視。柏林天文臺伽勒于1846年9月23日晚就進(jìn)行了搜索，并且在離勒維耶預(yù)報位置不遠(yuǎn)地方發(fā)覺了這顆新行星。海王星發(fā)覺使哥白尼學(xué)說和牛頓力學(xué)得到了最佳證明?？茖W(xué)史上一段佳話第25頁26理論軌道實(shí)際軌道海王星發(fā)覺之后，人們發(fā)覺它軌道也與理論計算不一致。于是幾位學(xué)者用亞當(dāng)斯和勒維耶列辦法預(yù)言另一顆行星存在。在預(yù)言提出之后，