关于万有引力理论的成就优秀第1页，共41页，星期日，2025年，2月5日笔尖下发现的行星——海王星第2页，共41页，星期日，2025年，2月5日美国2001年发射于2006至2008年访问冥王星的宇宙飞船第3页，共41页，星期日，2025年，2月5日知识回顾上节课我们学习了牛顿在经过大胆设想，月—地检验之后推广得到了万有引力定律，请同学们回忆一下万有引力定律的具体内容。大自然界中任何两个物体都相互吸引，引力的大小与物体的质量m1和m2的乘积成正比，与它们之间距离r的二次方成反比，即第4页，共41页，星期日，2025年，2月5日导入新课马克·吐温曾满怀激情地说：“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！”为什么说科学真是迷人？万有引力的发现，给天文学的研究开辟了一条康庄大道。可以应用万有引力定律“称量”地球的质量、计算天体的质量、发现未知天体，这些累累硕果体现了万有引力定律的巨大的理论价值。第5页，共41页，星期日，2025年，2月5日第四节万有引力理论的成就第6页，共41页，星期日，2025年，2月5日内容解析一.实验室称量地球的质量如何称量地球的质量？显然我们找不到足够大的天平。但科学的迷人之处正在于此，我们可以用万有引力来“称量”地球的质量！那么，我们如何用万有引力来称量地球的质量呢？第7页，共41页，星期日，2025年，2月5日如果不考虑地球自转的影响，地面上质量为m的物体受到的重力mg等于地球对物体的引力，即其中，M是地球的质量，R是地球的半径，也就是物体到地心的距离。于是由上式我们可以得到g、R、G都是已经测出的物理量，因此可以算出地球的质量。第8页，共41页，星期日，2025年，2月5日为什么不考虑地球的自转？我们已经知道，地面物体的重力与地面物体随地球自转的向心力的合力才是地球对物体的引力，而地面物体的向心力远小于物体的重力，故忽略地球自转。第9页，共41页，星期日，2025年，2月5日二.计算天体的质量用万有引力我们称量出了地球的质量，那么，我们不禁要往更高的层次考虑，太阳的质量能不能计算出来呢？思路：行星绕太阳做匀速圆周运动的向心力是由它们之间的万有引力提供的，可由此列出方程求解太阳的质量。第10页，共41页，星期日，2025年，2月5日设太阳的质量为M，m是某个行星的质量，r是行星与太阳之间的距离，ω是行星公转的角速度。于是可以得到行星运动的角速度ω不能直接测出，但可以测出它的公转周期T，代入上式可得第11页，共41页，星期日，2025年，2月5日从中可以求出太阳的质量对于不同的行星，r与T的值是不同的，如何保证算出来的太阳质量是一致的呢？由开普勒第三定律可知，所有行星轨道半径的三次方跟它公转周期的二次方的比值都相等。第12页，共41页，星期日，2025年，2月5日由代入和R是中心天体的半径可得当匀速圆周运动的天体绕中心天体表面运行时，r=R，估算天体的密度第13页，共41页，星期日，2025年，2月5日卫星绕行星运动同样满足上述等式，即通过卫星与行星的距离以及卫星的公转周期可以求出行星的质量和密度。观测人造卫星的运动，是测量地球质量的重要方法之一。第14页，共41页，星期日，2025年，2月5日三.发现未知天体你知道海王星是如何被发现的吗？海王星地貌第15页，共41页，星期日，2025年，2月5日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”。海王星发现之后，人们发现它的轨道也与理论计算的不一致。于是几位学者用亚当斯和勒维列的方法预言另一颗新星的存在。在预言提出之后，1930年3月14日，汤博发现了这颗新星——冥王星。第16页，共41页，星期日，2025年，2月5日冥王星的降级位居太阳系九大行星末席70多年的冥王星，自发现之日起地位就备受争议。根据国际天文学联合会大会2006年8月24日通过的新定义，“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、并且能够清除其轨道附近其他物体的天体。根据新定义，同样具有足够质量、呈圆球形，但不能清除其轨道附近其他物体的天体被称为“矮行星”。冥王星是一颗矮行星。第17页，共41页，星期日，2025年，2月5日诺贝尔物理学奖获得者物理学家