高中物理人教版 (新课标)必修24.万有引力理论的成就评课课件ppt

这是一份高中物理人教版 (新课标)必修24.万有引力理论的成就评课课件ppt，共23页。PPT课件主要包含了计算天体的质量，从中求出太阳的质量，根据开普勒第三定律，计算天体的密度，发现未知天体，168ms2等内容，欢迎下载使用。
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。”
讨论能通过杠杆原理（天平）测量地球的质量吗？那我们如何测量巨大的天体质量？万有引力给我们提供了帮助。
一、实验室称量地球的质量
地球的质量怎样称量？不可能用天平，但是通过万有引力定律可以“称量”！万有引力定律怎样称量地球的质量呢？
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。
其中g、R在卡文迪许之前已经知道，而卡文迪许测出G后，就意味着我们也测出了地球的质量。卡文迪许把他自己的实验说成是“称量地球的重量”是不无道理的。
问题：我们为什么不考虑地球自传的影响呢？
卡文迪许被称为“第一个称量地球质量的人”！
地球表面物体的重力与地球对物体的万有引力的关系。
物体m在纬度为θ的位置，万有引力指向地心，分解为两个分力：m随地球自转围绕地轴运动的向心力和重力。
向心力远小于重力，万有引力大小近似等于重力。
因此通常可以不考虑（忽略）地球自转的影响。
通过万有引力定律称量地球的质量，这不能不说是一个奇迹。 就连一个外行人、著名文学家马克·吐温满怀激情地说： “科学真是迷人。根据零星的事实，增添一点猜想，竟能赢得那么多收获！” 这话虽然出自一位外行人之口，却道出了科学发现的精髓。
应用万有引力公式可算出地球的质量，能否算出太阳的质量？
设中心天体太阳质量M，行星质量m，轨道半径r也是行星与太阳的距离，行星公转角速度ω，公转周期T，则
测出行星的T和r，就可以测出太阳的质量M。 不同行星与太阳的距离r和绕太阳公转的周期T都是各不相同的。但是不同行星的r、T计算出来的太阳质量必须是一样的！上面的公式能否保证这一点？
所以，上面的公式能保证这一点，而且我们还可以知道常数K只和中心天体（太阳）的质量有关。
木星是太阳系中最大的行星，它有众多卫星。通过卫星的运动可以精确测得木星的质量。用这个方法测得行星的质量，是否需要知道卫星的质量？
与行星质量m无关。只能测得中心天体的质量（把被测得天体放在圆心的位置）
计算地球的质量，除了一开始的方法外，还可以怎么求？
借助于月球，那么需要知道哪些量？
月球绕地球运行的周期T=27.3天，月球与地球的平均距离r=3.84×108m
M=5.98×1024kg
1、若知道天体的半径为R，则天体的密度：
2、若天体的卫星环绕天体表面运动，轨道半径r等于天体半径R，则：或：ρT2=3π/G 是个常数
1、某行星表面附近有一颗卫星，其轨道半径可认为近似等于该行星的球体半径。已测出此卫星运行的周期为T，已知万有引力常量为G，据此求得该行星的平均密度约为______。
2、登月飞行器关闭发动机后在离月球表面h的空中沿圆形轨道绕月球飞行，周期是T，已知月球半径是R，引力常量为G，根据这些数据计算月球的平均密度。
万有引力对研究天体运动有着重要的意义.海王星、冥王星就是这样发现的
在18世纪发现的第七个行星——天王星的运动轨道，总是同根据万有引力定律计算出来的有一定偏离.当时有人预测，肯定在其轨道外还有一颗未发现的新星.后来，亚当斯和勒维列在预言位置的附近找到了这颗新星.后来，科学家利用这一原理还发现了许多行星的卫星，由此可见，万有引力定律在天文学上的应用，有极为重要的意义.
笔尖下发现的行星——海王星
1846年9月23日由德国的伽勒发现了海王星。用同样的方法发现了冥王星。
美国宇航局（NASA）提供的冥王星（上者）与它的卫星的画面
冥王星为什么会被“降级”？
  国际天文学联合会大会24日投票决定，不再将传统九大行星之一的冥王星视为行星，而将其列入“矮行星”。许多人感到不解，为什么从儿时起就一直熟知的太阳系“九大行星”概念如今要被重新定义，而冥王星又因何被“降级”？     “行星”这个说法起源于希腊语，原意指太阳系中的“漫游者”。近千年来，人们一直认为水星、金星、地球、火星、木星和土星是太阳系中的标准行星。19世纪后，天文学家陆续发现了天王星、海王星和冥王星，使太阳系的“行星”变成了9颗。此后，“九大行星”成为家喻户晓的说法。     不过，新的天文发现不断使“九大行星”的传统观念受到质疑。天文学家先后发现冥王星与太阳系其他行星的一些不同之处。冥王星所处的轨道在海王星之外，属于太阳系外围的柯伊伯带，这个区域一直是太阳系小行星和彗星诞生的地方。20世纪90年代以来，天文学家发现柯伊伯带有更多围绕太阳运行的大天体。比如，美国天文学家布朗发现的“2003UB313”，就是一个直径和质量都超过冥王星的天体。     布朗等人的发现使传统行星定义遭遇巨大挑战。国际天文学联合会大会通过的新行星定义，意在弥合传统的行星概念与新发现的差距。     大会通过的决议规定，“行星”指的是围绕太阳运转、自身引力足以克服其刚体力而使天体呈圆球状、能够清除其轨道附近其他物体的天体。在太阳系传统的“九大行星”中，只有水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星和海王星符合这些要求。冥王星由于其轨道与海王星的轨道相交，不符合新的行星定义，因此被自动降级为“矮行星”。
海王星、冥王星的发现最终确立了万有引力定律的地位，也成为科学史上的美谈。 诺贝尔物理学奖获得者，物理学家冯·劳厄说： “没有任何东西向牛顿引力理论对行星轨道的计算那样，如此有力地树起人们对年轻的物理学的尊敬。从此以后，这门自然科学成了巨大的精神王国…… ”
1、在一些天体计算的题目中，常存在着一些隐含条件，应加以利用。如在地球表面物体受到地球的引力近似等于重力
2、计算天体的质量M是中心天体的，而不是卫星本身的质量m,同学们应切记这一点
这节课我们主要掌握的知识点是：1.万有引力定律在天文学中的应用，一般有两条思路：(1)F万有引力=环绕体所需的向心力(2)地面（或某星球表面）的物体的重力=F万有引力.2.了解万有引力定律在天文学中具有的重要意义.
课堂练习：1. P74 《问题与练习》2课堂作业：P74 《问题与练习》1、3、4
7．4 万有引力成就 问题与练习参考解答：1．解：在月球表面有
=6.67×10-11×
g月约为地球表面重力加速度的1/6。在月球上人感觉很轻。习惯在地球表面行走的人，在月球表面行走时是跳跃前进的。
2．答：在地球表面，对于质量为m的物体有：
对于质量不同的物体，得到的结果是相同的，即这个结果与物体本身的质量无关。又根据万有引力定律：
高山的r较大，所以在高山上的重力加速度g值就较小。