原创精品课件：6.4万有引力理论的成就(探究式).ppt

原创精品课件：6.4万有引力理论的成就(探究式).ppt

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第六章万有引力与航天,6.4万有引力理论的成就,阿基米德在研究杠杆原理后，曾经说过一句什么名言？

“给我一个支点，我可以撬动地球。

”,那我们又是怎么知道巨大的地球的质量呢?

那给我们一个杠杆（天平）是否就可以称量地球的质量了呢？

答案:

不能,测量巨大的天体质量显然只能采用间接的方法.,卡文迪许在实验室称量出了地球的质量！

卡文迪许是如何“称量”地球的质量的呢?

能否通过万有引力定律来“称量”呢?

思考,探究一如何测量地球质量,时代背景,当时已知地球的半径R，地球表面重力加速度g及卡文迪许已测出的引力常量G,1.若不考虑地球自转的影响，地面上的物体的重力等于地球对它的引力。

由于g、R在卡文迪许之前已经知道，而卡文迪许测出G后，就意味着也测出了地球的质量。

卡文迪许被称为“第一个称量地球质量的人”！

2.关系式：

探究一如何测量地球质量,3.地球的质量到底有多大?

已知:

地球表面g=9.8m/s2，地球半径R=6400km，引力常量G=6.6710-11N.m2/kg2请你根据这些数据计算地球的质量（保留一位小数）,M=6.01024kg,探究一如何测量地球质量,思考:

太阳是一个火热的球体，我们无法得知其上的重力加速度，那如何来求太阳的质量呢？

探究二如何测量太阳的质量,从以下几个方面去考虑：

（1）地球公转实际轨道是什么形状？

圆轨道做匀速圆周运动,椭圆,为了解决问题的方便，我们通常可以认为地球在绕怎样的轨道做什么运动？

探究二如何测量太阳的质量,

（2）地球作圆周运动的向心力是由谁来提供的？

公转周期,太阳对地球的引力，即F引=F向,已知地球绕太阳公转的哪个物理量?

探究二如何测量太阳的质量,（3）动力学方程万有引力充当向心力,明确式中各符号所代表的物理量：

r代表T代表,公转半径,公转周期,从而求出太阳的质量,F引=F向即,探究二如何测量太阳的质量,（4）思考测量太阳的质量，是否需要知道行星的质量？

不需要,相同,不同的行星r和T各不相同，但计算出来的太阳质量是否一定相同呢？

探究二如何测量太阳的质量,例题1.为了研究太阳演化进程，需知道太阳的质量M.已知地球的半径R6.4106m，地球的质量m61024kg，日地中心的距离r1.51011m，地球表面的重力加速度g10m/s2，1年约为3.2107s，试估算目前太阳的质量M.（引力常数未知）,解：

由万有引力定律和动力学知识得,对地球表面的物体m，有,联立两式得,代入数据得,总结计算天体质量的方法,法一：

利用天体表面物体的重力等于万有引力,需知天体的R，和其表面的g,法二：

利用天体的卫星，所受万有引力提供向心力,需知卫星的r、T,已知下列哪些数据，可以计算出地球质量：

（）A地球绕太阳运动的周期及地球离太阳的距离B月球绕地球运行的周期及月球绕地球转的轨道半径C人造地球卫星在地面附近绕行的速度和运行周期D若不考虑地球自转，已知地球半径和重力加速度,BCD,练习,天体质量和密度的计算,

（1）利用万有引力提供向心力的方法只能求解中心天体的质量，而不能求出做圆周运动的行星或卫星的质量。

（2）要注意R、r的区分。

R指中心天体的半径，r指行星或卫星的轨道半径。

特别提醒,背景：

1781年由英国物理学家威廉赫歇尔发现的第七颗行星天王星的运动轨道有些“古怪”：

根据万有引力定律计算出来的轨道与实际观测的结果总有一些偏差,1、海王星的发现,发现未知天体,海王星的轨道由英国的剑桥大学的学生亚当斯和法国年轻的天文爱好者勒维耶各自独立计算出来。

1846年9月23日晚，由德国的伽勒在勒维耶预言的位置附近发现了这颗行星,人们称其为“笔尖下发现的行星”。

发现未知天体,背景：

海王星发现之后，经过一段时间的观测研究，天文学家们认为，就算把海王星施加给天王星的影响考虑进去，还是不能完全使天王星的计算位置与观测结果相符。

不但如此，天文学家们还发现海王星的运动也不正常，因此推测，在海王星外应该还有一颗行星。

1930年3月14日，汤博发现了这颗新星冥王星,、冥王星的发现,发现未知天体,双星或多星模型,1.双星模型

（1）定义：

绕公共圆心转动的两个星体组成的系统，我们称之为双星系统，如图7所示.

（2）特点：

各自所需的向心力由彼此间的万有引力相互提供，即,图7,两颗星的周期及角速度都相同，即T1T2，12,两颗星的半径与它们之间的距离关系为：

r1r2L,双星的运动周期,双星的总质量,