資源簡(jiǎn)介

(共25張PPT)
7.3
萬(wàn)有引力理論的成就
1、定律的發(fā)現(xiàn)
2、定律的內(nèi)容
③宏觀性
①普遍性
②相互性
卡文迪許
測(cè)出的。
①兩質(zhì)點(diǎn)間的距離
②均勻球體，球心間的距離
牛頓
④獨(dú)立性
“給我一個(gè)支點(diǎn)，我可以撬動(dòng)地球。”
——阿基米德
在初中，我們已經(jīng)知道物體的質(zhì)量可以用天平來(lái)測(cè)量，生活中物體的質(zhì)量常用電子秤或臺(tái)秤來(lái)稱量。
對(duì)于地球，我們?cè)鯓印胺Q量”它的質(zhì)量呢？
如果有人說(shuō)他能稱出地球的質(zhì)量，你信嗎？
我可以
天平
or
桿秤
一、“稱量”地球的質(zhì)量
稱量”地球的質(zhì)量時(shí)
①我們應(yīng)選擇哪個(gè)物體作為研究對(duì)象？
②運(yùn)用哪些物理規(guī)律？
③需要忽略的次要因素是什么？
若不考慮地球自轉(zhuǎn)的影響，地面上質(zhì)量為m的物體所受的重力mg等于地球?qū)ξ矬w的引力
卡文迪許
被稱為能稱出地球質(zhì)量的人
GM=gR2
黃金代換式
【例題1】設(shè)地面附近的重力加速度g=9.8m/s2，地球半徑R
=6.4×106m，引力常量G=6.67×10-11
N·m2/kg2，試估算地球的質(zhì)量。
解：
二、計(jì)算天體的質(zhì)量
如果測(cè)出了某行星的公轉(zhuǎn)周期T、軌道半徑r，能不能由此求出太陽(yáng)的質(zhì)量M？
地球公轉(zhuǎn)實(shí)際軌道是什么形狀？為了解決問(wèn)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(yùn)動(dòng)？
近似
地球作圓周運(yùn)動(dòng)的向心力是由什么力來(lái)提供的？
R
M
m
F
地球作圓周運(yùn)動(dòng)的向心力是由太陽(yáng)對(duì)地球的萬(wàn)有引力來(lái)提供的。
【例題】.把地球繞太陽(yáng)的公轉(zhuǎn)看作是勻速圓周運(yùn)動(dòng)，軌道半徑約為1.5×1011
m，已知引力常量G=6.67×10－11
N·m2/kg2，則可估算出太陽(yáng)的質(zhì)量約為多少千克？
解：地球繞太陽(yáng)運(yùn)轉(zhuǎn)的周期:
T=365×24×60×60s=3.15×107s
地球繞太陽(yáng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力由萬(wàn)有引力提供，
利用下列哪組數(shù)據(jù)可以計(jì)算出地球的質(zhì)量（
）
A.
地球半徑R和地球表面的重力加速度g
B.
衛(wèi)星繞地球運(yùn)動(dòng)的軌道半徑r和周期T
C.
衛(wèi)星繞地球運(yùn)動(dòng)的軌道半徑r和角速度ω
D.
衛(wèi)星繞地球運(yùn)動(dòng)的線速度V和周期T
ABCD
1.重力加速度法，在天體表面，重力近似等于萬(wàn)有引力
　M＝
天體的體積：
三、計(jì)算天體的密度
2.環(huán)繞法，已知環(huán)繞天體運(yùn)動(dòng)的軌道半徑和周期
注意：r為環(huán)繞天體運(yùn)動(dòng)的軌道半徑，R為中心天體的半徑
當(dāng)r=R時(shí)
到了18世紀(jì)，人們已經(jīng)知道太陽(yáng)系有7顆行星，其中1781年發(fā)現(xiàn)的第七顆行星
——
天王星的運(yùn)動(dòng)軌道有些“古怪”：根據(jù)萬(wàn)有引力定律計(jì)算出來(lái)的軌道與實(shí)際觀測(cè)的結(jié)果總有一些偏差。
天王星
疑問(wèn)：是天文觀測(cè)數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確？是萬(wàn)有引力定律的準(zhǔn)確性有問(wèn)題？還是天王星軌道外面還有一顆未發(fā)現(xiàn)的行星？
天王星
四、發(fā)現(xiàn)未知天體
英國(guó)劍橋大學(xué)的學(xué)生亞當(dāng)斯和法國(guó)年輕的天文學(xué)家勒維耶相信未知行星的存在。他們根據(jù)天王星的觀測(cè)資料，各自獨(dú)立地利用萬(wàn)有引力定律計(jì)算出這顆“新”行星的軌道。1846
年
9
月
23
日晚，德國(guó)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。
(英)亞當(dāng)斯
(法)勒維耶
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)斯和勒維耶列的方法預(yù)言另
一顆行星的存在。
在預(yù)言提出之后，1930年3月14日，湯博發(fā)現(xiàn)了這顆行
星——冥王星。
五、預(yù)言哈雷彗星回歸
哈雷依據(jù)萬(wàn)有引力定律，用一年時(shí)間計(jì)算了它們的軌道。發(fā)現(xiàn)
1531
年、1607
年和
1682
年出現(xiàn)的這三顆彗星軌道看起來(lái)如出一轍，他大膽預(yù)言，這三次出現(xiàn)的彗星是同一顆星（圖
7.3-3），周期約為
76
年，并預(yù)言它將于
1758
年底或
1759
年初再次回歸。1759
年
3
月這顆彗星如期通過(guò)了近日點(diǎn)，它最近一次回歸是
1986
年，它的下次回歸將在2061
年左右。
對(duì)于r、v、ω、T、an五個(gè)量“一定四定”，“一變四變”
M
m
地球半徑為R，地球表面的重力加速度為g，若某高處的重力加速度為g/3，則該處距地面的高度為(　　)
A．R
B．(
－1)R
C．R
D．3R
B
【典例1】（2020·武漢市第三中學(xué)高一期中）牛頓時(shí)代的科學(xué)家們圍繞萬(wàn)有引力的研究經(jīng)歷了大量曲折頑強(qiáng)而又閃爍智慧的科學(xué)實(shí)踐。在萬(wàn)有引力定律的發(fā)現(xiàn)歷程中，下列敘述不符合史實(shí)的是（　　）
A．開(kāi)普勒研究了第谷的行星觀測(cè)記錄，提出了開(kāi)普勒行星運(yùn)動(dòng)定律
B．根據(jù)天王星的觀測(cè)資料，牛頓利用萬(wàn)有引力定律計(jì)算出了海王星的軌道
C．卡文迪許在實(shí)驗(yàn)室中比較準(zhǔn)確地測(cè)出了引力常量G的數(shù)值
D．牛頓將行星與太陽(yáng)、地球與月球、地球與地面物體之間的引力規(guī)律推廣到宇宙中的一切物體，得出了萬(wàn)有引力定律
【正確答案】B
【典例3】（2021·全國(guó)高一課時(shí)練習(xí)）2019年諾貝爾物理獎(jiǎng)獲獎(jiǎng)?wù)摺鹗咳諆?nèi)瓦大學(xué)教授米歇爾·馬約爾和迪迪埃·奎洛茲在1995年發(fā)現(xiàn)了一顆距離我們50光年的行星，該行星圍繞它的恒星運(yùn)動(dòng)。這顆行星離它的恒星非常近，只有太陽(yáng)到地球距離的二十分之一，公轉(zhuǎn)周期只有4天。由此可知，該恒星的質(zhì)量約為太陽(yáng)質(zhì)量的（　　）
A．20倍
B．14倍
C．16倍
D．1倍
【正確答案】D
設(shè)地球表面重力加速度為g0,地球半徑為R，物體在赤道平面到地面垂直距離為2R處，由于地球作用而受到的重力加速度為g，則g/g0為（
）
A．1
B．1/4
C．4
D．1/9
D

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