高中物理人教版 (2019)必修 第二冊(cè)3 萬(wàn)有引力理論的成就精品ppt課件

這是一份高中物理人教版 (2019)必修 第二冊(cè)3 萬(wàn)有引力理論的成就精品ppt課件，共19頁(yè)。PPT課件主要包含了知識(shí)回顧，“稱量”地球的質(zhì)量，＜＜mg98N，計(jì)算天體質(zhì)量和密度，天體運(yùn)動(dòng)的分析與計(jì)算，勻速圓周運(yùn)動(dòng)，萬(wàn)有引力提供向心力，在地球表面忽略自轉(zhuǎn)，黃金代換公式，發(fā)現(xiàn)未知天體等內(nèi)容，歡迎下載使用。
3、條件：質(zhì)點(diǎn)或均質(zhì)球體
4、理解：普遍性、相互性、宏觀性、特殊性
萬(wàn) 有 引 力 定 律
自然界中任何兩個(gè)物體都相互吸引，引力的大小與物體的質(zhì)量m1和m2的乘積成正比，與它們之間距離r的二次方成反比.
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？
問(wèn)題1：地球的質(zhì)量如何稱量？我們?cè)搹氖裁唇嵌人伎歼@一問(wèn)題？
問(wèn)題2：如果從萬(wàn)有引力定律的角度，考慮地面上的物體，如何測(cè)？
問(wèn)題3：地面上的物體運(yùn)動(dòng)情況如何？受力情況如何？
除兩極點(diǎn)外：萬(wàn)有引力的一個(gè)分力提供向心力，另外一個(gè)分力就是重力， 向心力很小
問(wèn)題4：為了測(cè)地球的質(zhì)量，需要對(duì)模型進(jìn)行怎樣的簡(jiǎn)化？能簡(jiǎn)化嗎？
質(zhì)量為1kg的物體在赤道時(shí)需要的向心力：
F向=mr (2π/T)2 =1×6400000×4×3.142/(24×60×60)2=0.034N
忽略向心力，即不考慮地球的自轉(zhuǎn)
問(wèn)題5：請(qǐng)推出地球質(zhì)量的表達(dá)式？判斷式中的量是否可觀測(cè)？
在地球表面，如不考慮地球的自轉(zhuǎn)
問(wèn)題6：如何測(cè)地球表面重力加速度？
自由落體運(yùn)動(dòng)，拋體運(yùn)動(dòng)
卡文迪許被稱為“第一個(gè)稱量地球質(zhì)量的人”！
問(wèn)題1：我們能否用稱地球質(zhì)量的方法計(jì)算天體（如太陽(yáng)）的質(zhì)量？難點(diǎn)在哪里？
天體表面重力加速度未知
問(wèn)題2：我們應(yīng)該從哪個(gè)角度來(lái)測(cè)量太陽(yáng)的質(zhì)量？
牛頓第二定律和萬(wàn)有引力定律
問(wèn)題3：為了運(yùn)用牛頓第二定律，我們需要尋找怎樣的、可觀測(cè)的情景？
萬(wàn)有引力提供行星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力
問(wèn)題4：可觀測(cè)的量有哪些？
問(wèn)題5：上述方法可以用來(lái)計(jì)算地球、火星、月球的質(zhì)量嗎，需要的條件是什么？
問(wèn)題6：上述方法可以用來(lái)計(jì)算環(huán)繞天體的質(zhì)量嗎？
問(wèn)題7：能否在得到天體質(zhì)量的基礎(chǔ)上得到天體的平均密度，需要什么條件？
天體半徑如未知，如何求天體半徑？
例1 假設(shè)在半徑為R的某天體上發(fā)射一顆該天體的衛(wèi)星，已知引力常量為G，忽略該天體自轉(zhuǎn).(1)若衛(wèi)星距該天體表面的高度為h，測(cè)得衛(wèi)星在該處做圓周運(yùn)動(dòng)的周期為T(mén)1，則該天體的密度是多少？
解析　設(shè)衛(wèi)星質(zhì)量為m，天體質(zhì)量為M.衛(wèi)星距天體表面的高度為h時(shí)，
例1 假設(shè)在半徑為R的某天體上發(fā)射一顆該天體的衛(wèi)星，已知引力常量為G，忽略該天體自轉(zhuǎn).
(2)若衛(wèi)星貼近該天體的表面做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期為T(mén)2，則該天體的密度是多少？
例2 (多選)宇航員在月球表面附近高為h處以初速度v0水平拋出一個(gè)小球，測(cè)出小球的水平射程為L(zhǎng).已知月球半徑為R，引力常量為G.求月球的質(zhì)量？
問(wèn)題1：天體運(yùn)動(dòng)的模型是什么？或可以將天體運(yùn)動(dòng)看成什么運(yùn)動(dòng)？
問(wèn)題2：天體繞中心天體做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，向心力由誰(shuí)提供？
問(wèn)題3：天體運(yùn)動(dòng)的線速度、角速度、周期、向心加速度與半徑關(guān)系如何？
例3 如圖1所示，a、b是兩顆繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的人造地球衛(wèi)星，它們距地面的高度分別是R和2R(R為地球半徑).求兩衛(wèi)星的線速度、角速度、周期之比？
解析 兩衛(wèi)星均做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則有F萬(wàn)＝F向
預(yù)見(jiàn)并發(fā)現(xiàn)未知行星,是萬(wàn)有引力理論威力和價(jià)值的最生動(dòng)例證.
在1781年發(fā)現(xiàn)的第七個(gè)行星—天王星的運(yùn)動(dòng)軌道，總是同根據(jù)萬(wàn)有引力定律計(jì)算出來(lái)的有一定偏離.當(dāng)時(shí)有人預(yù)測(cè)，肯定在其軌道外還有一顆未發(fā)現(xiàn)的新星,這就是后來(lái)發(fā)現(xiàn)的第八大行星—海王星.人們稱其為“筆尖下發(fā)現(xiàn)的行星” 。
英國(guó)劍橋大學(xué)的學(xué)生，23歲的亞當(dāng)斯，他根據(jù)萬(wàn)有引力定律和天王星的真實(shí)軌道逆推，預(yù)言了新行星不同時(shí)刻所在的位置。同年，法國(guó)的勒維列也算出了同樣的結(jié)果，并把預(yù)言的結(jié)果寄給了柏林天文學(xué)家加勒。當(dāng)晚（），加勒把望遠(yuǎn)鏡對(duì)準(zhǔn)勒維列預(yù)言的位置，果然發(fā)現(xiàn)有一顆新的行星——就是海王星.
英國(guó)的亞當(dāng)斯和法國(guó)的勒維耶
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
猜測(cè)1：是天文觀測(cè)數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確？ 猜測(cè)2：是萬(wàn)有引力定律的準(zhǔn)確性有問(wèn)題？ 猜測(cè)3：是天王星軌道外面還有一顆未發(fā)現(xiàn)的行星，它對(duì)天王星的吸引使其軌道產(chǎn)生了偏離？
英國(guó)劍橋大學(xué)的學(xué)生亞當(dāng)斯法國(guó)年輕的天文學(xué)家勒維耶各自獨(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”。后來(lái)，這顆行星被命名為海王星。海王星的發(fā)現(xiàn)過(guò)程充分顯示了理論對(duì)于實(shí)踐的巨大指導(dǎo)作用，所用的“計(jì)算、 預(yù)測(cè)和觀察”的方法指導(dǎo)人們尋找新的天體。
1759年哈雷根據(jù)萬(wàn)有引力定律預(yù)言了一顆彗星的按時(shí)回歸
牛頓還用月球和太陽(yáng)的萬(wàn)有引力解釋了潮汐現(xiàn)象，推測(cè)地球呈赤道處略為隆起的扁平形狀，分析地球表面重力加速度微小差異的原因，以及指導(dǎo)重力探礦
沒(méi)有任何東西像牛頓引力理論對(duì)行星軌道的計(jì)算那樣，如此有力地樹(shù)立起人們對(duì)年輕的物理學(xué)的尊敬。從此以后，這門(mén)自然科學(xué)成了巨大的精神王國(guó)……——物理學(xué)家勞厄（諾貝爾獎(jiǎng)獲得者）