萬有引力理論的成就-教學(xué)比賽獲獎

第六章萬有引力與航天4萬有引力理論的成就莊子曰：“天地有大美而不言,四時有明法而不議,萬物有成理而不說?！?/p>

科學(xué)真是迷人。根據(jù)零星的事實(shí)，增加一點(diǎn)猜測，竟能贏得那么多的收獲！——馬克·吐溫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?成就之一計(jì)算未知天體的質(zhì)量成就之一計(jì)算未知天體的質(zhì)量當(dāng)時：地球的半徑R地球外表重力加速度g卡文迪許已測出的引力常量G卡文迪許是如何“稱量地球的質(zhì)量”的呢?能否通過萬有引力定律來“稱量”?物體在天體(如地球)外表時受到的重力近似等于萬有引力成就之一計(jì)算未知天體的質(zhì)量地球的質(zhì)量到底有多大?:地球外表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。成就之一計(jì)算未知天體的質(zhì)量M=6.0×1024kg應(yīng)用萬有引力定律求解天體的質(zhì)量根本思路是什么？行星繞太陽做勻速圓周運(yùn)動的向心力是由他們之間的萬有引力提供的，由此可以列出方程，從中解出太陽的質(zhì)量。成就之一計(jì)算未知天體的質(zhì)量1.天體實(shí)際做什么運(yùn)動？而我們通常認(rèn)為做什么運(yùn)動？2.描述勻速圓周運(yùn)動的物理量有哪些？3.根據(jù)環(huán)繞天體的運(yùn)動情況求解向心加速度有幾種求法？計(jì)算太陽的質(zhì)量

以地球圍繞太陽旋轉(zhuǎn)為例：設(shè)太陽質(zhì)量為M,地球質(zhì)量為m,地球與太陽間的距離為r,地球公轉(zhuǎn)的角速度為w,地球公轉(zhuǎn)的線速度為v,地球公轉(zhuǎn)的周期為T.地球圍繞太陽做勻速圓周運(yùn)動計(jì)算太陽的質(zhì)量

地球公轉(zhuǎn)的線速度v或角速度ω及其軌道半徑r，能不能求出太陽的質(zhì)量？

F引=Fn計(jì)算太陽的質(zhì)量地球的公轉(zhuǎn)周期T、軌道半徑r，能不能由此求出太陽的質(zhì)量M？只能求出中心天體的質(zhì)量?。?！不能求出轉(zhuǎn)動天體的質(zhì)量?。?！M=2.0×1030kg思考：不同行星與太陽的距離r和繞太陽公轉(zhuǎn)的周期T都是不同的但是由不同行星的r、T計(jì)算出來的太陽質(zhì)量必須是一樣的！上面這個公式能保證這一點(diǎn)嗎？兩條根本思路1、重力等于萬有引力2、萬有引力提供向心力計(jì)算天體質(zhì)量的兩條根本思路請閱讀課本“發(fā)現(xiàn)未知天體”，回到如下問題：問題1：筆尖下發(fā)現(xiàn)的行星是哪一顆行星？問題2：人們用類似的方法又發(fā)現(xiàn)了哪顆星？二、發(fā)現(xiàn)未知天體背景：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……

成就之二、發(fā)現(xiàn)未知天體

海王星的軌道由英國的劍橋大學(xué)的學(xué)生亞當(dāng)斯和法國年輕的天文愛好者勒維耶各自獨(dú)立計(jì)算出來。1846年9月23日晚，由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”。海王星成就之二、發(fā)現(xiàn)未知天體

當(dāng)時有兩個青年——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?？茖W(xué)史上的一段佳話成就之二、發(fā)現(xiàn)未知天體理論軌道實(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．成就之二、發(fā)現(xiàn)未知天體諾貝爾物理學(xué)獎獲得者物理學(xué)家馮·勞厄說：“沒有任何東西像牛頓引力理論對行星軌道的計(jì)算那樣，如此有力地樹立起人們對年輕的物理學(xué)的尊敬。從此以后，這門自然科學(xué)成了巨大的精神王國……”成就之二、發(fā)現(xiàn)未知天體成就之三、理論上解釋了潮汐現(xiàn)象

八月十八潮，壯觀天下無?！K軾成就之四人類歷史上第一次最偉大的飛躍將“天上”的力與“人間”的力統(tǒng)一了起來——推廣到宇宙萬物都普遍遵循的法那么使當(dāng)時的社會形成了科學(xué)之風(fēng)——人人都以學(xué)習(xí)牛頓引力理論為時尚練習(xí)：1.利用以下哪組數(shù)據(jù)可以計(jì)算出地球的質(zhì)量〔〕A.地球半徑R和地球外表的重力加速度gB.衛(wèi)星繞地球運(yùn)動的軌道半徑r和周期TC.衛(wèi)星繞地