1、6.4 萬有引力理論的成就,一.學(xué)習(xí)目標(biāo),1.了解應(yīng)用萬有引力定律解決問 題的基本思路.,3.會根據(jù)條件計(jì)算天體的密度.,2.掌握兩種算天體質(zhì)量的方法.,4.會比較兩個行星個物理量的大小.,5.了解發(fā)現(xiàn)未知天體的基本思路.,一、萬有引力定律的基本知識,1、定律的發(fā)現(xiàn),2、定律的內(nèi)容,萬有引力,卡文迪許 測出的。,兩質(zhì)點(diǎn)間的距離,牛頓,二、萬有引力與重力的關(guān)系,1. 重力是萬有引力的一個分力,萬有引力提供物體隨地球自轉(zhuǎn)的向心力和物體壓緊地球的力(重力),F向,a.在赤道上，引力、重力、向心力，方向相同（都指向地心）； 再由公式： 可知，此處向心力最大，故重力最小。,b.在兩極，W=0， ，所以

2、，故重力最大。,2.因地球自轉(zhuǎn)的角速度很小，需要的向心力可以忽略。,若在空中，則：,故離地越高,重力越小。,1、設(shè)地球表面的重力加速度為g,物體在距地心4R（R是地球半徑）處，由于地球的引力作用而產(chǎn)生的重力加速度g，則g/g為（ ） A、1 B、9 C、4 D、16,D,課堂練習(xí),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(diǎn)，我可以撬動球。”,那給我們一個杠桿(天平)是否就可以稱量地球的質(zhì)量了呢？,那我們又是怎么知道巨大的地球的質(zhì)量呢?,答案是:否定的.,地球的質(zhì)量不可能用天平稱量。 萬有引力定律是否能給予我們提供幫助呢?,三、 “科學(xué)真是迷人”：,重力是萬有引力的一個分力

3、，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。,M,其中地球表面的g、地球半徑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(shí)驗(yàn)說成是“稱量地球的重量”是不無道理的。,四、 成就一：天體質(zhì)量的計(jì)算,方法一. 已知天體的球體半徑R和球體表面重力加速度g，求天體的質(zhì)量。,基本思路,1、地球公轉(zhuǎn)實(shí)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(yùn)動？,思考：,分析問題：,行星作圓周運(yùn)動的向心力是由太陽對地球的萬有引力來提供的,行星作圓周運(yùn)動的向心力是由太陽對地球的萬有引力來提供的,總結(jié)推廣,求解思路：,

4、環(huán)繞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)：,須知道環(huán)繞天體的運(yùn)行的r和T，且與環(huán)行天體的質(zhì)量m無關(guān)。,思考：如何計(jì)算某天體的密度？,四、 成就二：發(fā)現(xiàn)未知天體,1. 哈雷彗星：,是最著名的彗星，由英國天 文學(xué)家哈雷于1705年最先算出 它的軌道而得名，每隔76年回 歸一次。哈雷彗星最近出現(xiàn)的 時間是1986年。 中國自公元前613年至 1910年共有31次記錄。,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(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

5、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.,2. 海王星的發(fā)現(xiàn)：,筆尖下發(fā)現(xiàn)的 行星-海王星,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,海王星地貌,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,3. 冥王星的發(fā)現(xiàn)：,盡管冥王星外面太陽光已經(jīng)非常的

6、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,2006年8月24日上午國際天文學(xué)聯(lián)合會召開大會。大會規(guī)定“行星”指的是圍繞太陽運(yùn)轉(zhuǎn)、自身引力足以克服其剛體力而使天體呈圓球狀、并且能夠清除其軌道附近其他物體的天體。符合定義的有水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星和海王星，它們都是在1900年以前被發(fā)現(xiàn)的。而同樣具有足夠質(zhì)量、呈圓球形，但不能清除其軌道附近其他物體的天體稱為“矮行星”，冥王星處于在海王星之外，屬于太陽系外圍的柯伊伯帶，此區(qū)域一直是太陽系小行星和彗星誕生的地方。冥王星由于其軌道與海

7、王星的軌道相交，不符合新的行星定義，因此被自動降級為“矮行星” .,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 ”,課堂練習(xí),2、已知引力常數(shù)G和下列各組數(shù)據(jù)，能計(jì)算出地球質(zhì) 量的是( ) A.地球繞太陽運(yùn)行的周期及地球離太陽的距離 B.月球繞地球運(yùn)行的周期及月球離地球的距離 C.人造地球衛(wèi)星在地面附近繞行的速度及運(yùn)行周期 D.人造地球衛(wèi)星在地面附近繞行的運(yùn)行周期,答案：B.C,3、下列說法正確的是（ ） A. 天王星是人們由萬有引力定律計(jì)算其軌道而發(fā)現(xiàn)的 B. 海王星及冥王星是人們依據(jù)萬有引力定律計(jì)算其軌 道而發(fā)現(xiàn)的 C.天王星的運(yùn)行軌道偏離,其原因是由于天王星受到 軌道外面的其它行星的引力作用 D.以上說法均不正確,B.C,4、某行星的衛(wèi)星，在靠近行