寧夏回族自治區(qū)銀川市六盤山高級中學(xué)高一物理人教版必修2-6.4萬有引力理論的成就

第六章萬有引力與航天

第四節(jié)萬有引力理論的成就人教版必修2

回顧所學(xué)內(nèi)容(1)物體做圓周運動的向心力公式是什么？分別寫出向心力與線速度、角速度以及周期的關(guān)系式。(2)萬有引力定律的內(nèi)容是什么？如何用公式表示？(3)重力和萬有引力的關(guān)系？

重力是萬有引力的一個分力，當(dāng)忽略地球自轉(zhuǎn)時,可認(rèn)為重力在數(shù)值上就等于萬有引力大小。阿基米德在研究杠桿原理后，曾經(jīng)說過一句什么名言？

“給我一個支點，我可以撬動球?！?/p>

那我們又是怎么知道巨大的地球的質(zhì)量呢?那給我們一個杠桿(天平)是否就可以稱量地球的質(zhì)量呢？答案是:否定的.一、方法一：計算天體的質(zhì)量---自力更生法地球的質(zhì)量不可能用天平稱量.

但是萬有引力定律是否能給予我們提供幫助呢?

重力是萬有引力的一個分力，當(dāng)忽略了地球的自轉(zhuǎn)時,可認(rèn)為重力在數(shù)值上就等于萬有引力大小。若不考慮地球自轉(zhuǎn)的影響，地面上物體的重力等于地球?qū)λ囊Α?/p>

M＝

其中g(shù)、R在卡文迪許之前已經(jīng)知道，而卡文迪許測出G后，就意味著我們也測出了地球的質(zhì)量?？ㄎ牡显S把他自己的實驗說成是“稱量地球的重量”是不無道理的。

通過萬有引力定律稱量地球的質(zhì)量，這不能不說是一個奇跡。就連一個外行人、著名文學(xué)家馬克·吐溫滿懷激情地說：“科學(xué)真是迷人。根據(jù)零星的事實，增添一點猜想，竟能贏得那么多收獲！”這話雖然出自一位外行人之口，卻道出了科學(xué)發(fā)現(xiàn)的精髓。

二、方法二：計算天體的質(zhì)量---環(huán)繞法1、地球公轉(zhuǎn)實際軌道是什么形狀？為了解決問題的方便，我們通?？梢哉J(rèn)為地球在繞怎樣的軌道做什么運動？思考：應(yīng)用萬有引力可算出地球的質(zhì)量，能否算出太陽的質(zhì)量呢?分析問題：近似1、地球?qū)嶋H作何運動？而我們通常可以認(rèn)為做什么運動？

地球?qū)嶋H軌道是橢圓，通?？梢哉J(rèn)為地球繞太陽做勻速圓周運動太陽行星r1、地球?qū)嶋H軌道是什么形狀？為了解決問題的方便，我們通?？梢哉J(rèn)為地球在繞怎樣的軌道做什么運動？2、地球作圓周運動的向心力是由什么力來提供的？思考：應(yīng)用萬有引力可算出地球的質(zhì)量，能否算出太陽的質(zhì)量呢?通常可以認(rèn)為地球繞太陽做勻速圓周運動2、地球作圓周運動的向心力是由什么力來提供的？rMmF地球作圓周運動的向心力是由太陽對地球的萬有引力來提供的1、地球?qū)嶋H軌道是什么形狀？為了解決問題的方便，我們通常可以認(rèn)為地球在繞怎樣的軌道做什么運動？2、地球作圓周運動的向心力是由什么力來提供的？思考：應(yīng)用萬有引力可算出地球的質(zhì)量，能否算出太陽的質(zhì)量呢?通?？梢哉J(rèn)為地球繞太陽做勻速圓周運動地球作圓周運動的向心力是由太陽對地球的萬有引力來提供的

我們知道地球公轉(zhuǎn)的周期.地球作圓周運動的向心力是由太陽對地球的萬有引力來提供的該表達(dá)式與地球（環(huán)繞天體）質(zhì)量m有沒有關(guān)系？總結(jié)推廣求解思路：環(huán)繞天體的向心力由中心天體對其萬有引力獨家提供具體方法：特點：

須知道中心天體（M）的某一環(huán)繞天體的運行規(guī)律，且與環(huán)繞天體的質(zhì)量（m）無關(guān).----環(huán)繞法-----方法二中心天體M

環(huán)繞天體m思維擴展計算地球的質(zhì)量，除了一開始的方法外，還可以怎么求？借助于月球，那么需要知道哪些量？月球繞地球運行的周期T=27.3天，月球與地球的平均距離r=3.84×108mM=5.98×1024kg三、發(fā)現(xiàn)未知天體預(yù)見并發(fā)現(xiàn)未知行星,是萬有引力理論威力和價值的最生動例證.

在1781年發(fā)現(xiàn)的第七個行星—天王星的運動軌道，總是同根據(jù)萬有引力定律計算出來的有一定偏離.當(dāng)時有人預(yù)測，肯定在其軌道外還有一顆未發(fā)現(xiàn)的新星,這就是后來發(fā)現(xiàn)的第八大行星—海王星.海王星

海王星的實際軌道由英國劍橋大學(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來的.英國的亞當(dāng)斯和法國的勒維耶1846年9月23日晚,由德國的伽勒在柏林天文臺用望遠(yuǎn)鏡在勒維耶預(yù)言的位置附近發(fā)現(xiàn)了這顆行星——海王星柏林天文臺

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)斯和勒維耶的方法預(yù)言另一顆新行星的存在．在預(yù)言提出之后，1930年，湯博發(fā)現(xiàn)了太陽系的后來曾被稱為第九大行星的冥王星冥王星和它的衛(wèi)星美國宇航局（NASA）提供的冥王星（上者）與它的衛(wèi)星的畫面

海王星的發(fā)現(xiàn)和1705年英國天文學(xué)家哈雷根據(jù)萬有引力定律正確預(yù)言了哈雷彗星的回歸最終確立了萬有引力定律的地位，也成為科學(xué)史上的美談。諾貝爾物理學(xué)獎獲得者，物理學(xué)家馮·勞厄說：

“沒有任何東西向牛頓引力理論對行星軌道的計算那樣，如此有力地樹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……

”

盡管冥王星外面太陽光已經(jīng)非常的微弱，但是，黑暗寒冷的太陽系邊緣依然牽動著人們的心，搜索工作從來沒有停止過。

美國2001年發(fā)射，并于2006至2008年訪問冥王星的宇宙飛船四、小結(jié)

這節(jié)課我們主要掌握的知識點是：1.萬有引力定律在天文學(xué)中的應(yīng)用，一般有兩條思路：(2)環(huán)繞天體所需的向心力由中心天體對它的萬有引力提供(1)地面（或某星球表面）的物體的重力近似等于萬有引力2.了解了萬有引力定律在天文學(xué)中具有的重要意義.

本節(jié)內(nèi)容結(jié)束4、人生偉業(yè)的建行，不在能知，而在能行。1、態(tài)度決定一切，實力捍衛(wèi)尊嚴(yán)!人要經(jīng)得起誘惑，耐得住寂寞!6、春天不播種，夏天就不生長，秋天就不能收茯，冬天就不能品嘗。19、如果在勝利前卻步，往往只會擁抱失敗;如果在困難時堅持，常常會獲得新的成功。11、自立亦自強，點燃熱情的心燈，用誠懇的工作態(tài)度擔(dān)負(fù)起自己的責(zé)任。6、夢想不是伸手可得，努力才會實現(xiàn)。19、如果在勝利前卻步，往往只會擁抱失敗;如果在困難時堅持，常常會獲得新的成功。11、積極者相信只有推動自己才能推動世界，只要推動自己就能推動世界。。2、人不會苦一輩子，但總會苦一陣子;許多人為了逃避苦一陣子，卻苦了一輩子。3、當(dāng)你面對挫折、面對不如意的時候，應(yīng)該有淡定如水的心境。讀懂了淡定，才算懂得了人生。12、事業(yè)的成功沒有止境，它是一場無終點的追求。1