新人教版高中物理必修2第六章7.3萬有引力理論的成就授課老師：引言一個成功的理論不僅能夠解釋已知的事實(shí)，更重要的是能夠預(yù)言未來的現(xiàn)象“稱量”地球的質(zhì)量“稱量”地球質(zhì)量時，我們應(yīng)該選擇哪個物體作為研究對象？運(yùn)動哪些物理規(guī)律？需要忽略哪些次要因素？“稱量”地球的質(zhì)量θFnRMGmwrF引

物體m在緯度為θ的位置，萬有引力指向地心，分解為兩個分力：m隨地球自轉(zhuǎn)圍繞地軸運(yùn)動的向心力和重力。

因此,重力是萬有引力的一個分力。

實(shí)際上隨地球自轉(zhuǎn)的物體向心力遠(yuǎn)小于重力，在忽略自轉(zhuǎn)的影響下萬有引力大小近似等于重力大小。

“稱量”地球的質(zhì)量某位科學(xué)家在地球表面的重力加速度等于9.8m/s2。求地球質(zhì)量？（已知地球半徑6371km）解：忽略地球自轉(zhuǎn)的影響，于是帶入數(shù)據(jù)重力的來源：知道G，即可算出地球質(zhì)量卡文迪許扭秤實(shí)驗(yàn)又稱為“稱量地球的實(shí)驗(yàn)”課堂練習(xí)宇航員站在某一星球距離表面h高度處，以初速度v0沿水平方向拋出一個小球，經(jīng)過時間t后小球落到星球表面，已知該星球的半徑為R，引力常量為G，則該星球的質(zhì)量為多少？得解：根據(jù)由萬有引力定律解得重力加速度與高度的關(guān)系Rrr=R+hh緯度越大，g越大高度越大，g越小計(jì)算天體的質(zhì)量如何測量太陽的質(zhì)量？前面測量地球質(zhì)量，在地球表面自由落體的方式能否可行？計(jì)算天體的質(zhì)量八大行星圍繞太陽運(yùn)動，太陽為中心天體。思考：行星做圓周運(yùn)動的向心力是什么？計(jì)算天體的質(zhì)量動動手：如果設(shè)中心天體質(zhì)量為M，行星質(zhì)量為m，已知行星圍繞太陽轉(zhuǎn)動的軌道半徑為r，即行星到太陽的距離及公轉(zhuǎn)周期T。我們?nèi)绾卫眠@些條件來測量太陽的質(zhì)量呢?計(jì)算天體的質(zhì)量地球公轉(zhuǎn)需要的向心力：太陽對地球的引力提供的向心力：已知數(shù)據(jù)：地球到太陽距離：地球公轉(zhuǎn)周期：引力常量：該表達(dá)式與地球（環(huán)行天體）質(zhì)量m有沒有關(guān)系？計(jì)算天體的質(zhì)量——總結(jié)推廣求解思路：環(huán)行天體的向心力由中心天體對其萬有引力獨(dú)家提供具體方法：特點(diǎn)：須知道待求天體（M）的某一環(huán)行天體的運(yùn)行規(guī)律，且與環(huán)行天體的質(zhì)量（m）無關(guān).中心天體M

環(huán)行天體m課堂練習(xí)：如何用月球求解地球質(zhì)量？計(jì)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(yùn)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如何計(jì)算天體密度？特別約定思考通過太陽與地球間引力計(jì)算太陽質(zhì)量

是否需要考慮九大行星之間的萬有引力？發(fā)現(xiàn)未知天體海王星預(yù)見并發(fā)現(xiàn)未知行星,是萬有引力理論威力和價(jià)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(yùn)動軌道，總是同根據(jù)萬有引力定律計(jì)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.

海王星的實(shí)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(dú)立地利用萬有引力定律計(jì)算出來的.預(yù)言哈雷彗星的回歸英文天文學(xué)家哈雷依據(jù)萬有引力定律，偶那個了一年時間計(jì)算了24顆彗星的軌道，并成功預(yù)言它的回歸！萬有引力定律的價(jià)值

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(jì)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……