1、三、卡文迪许的扭秤实验三、卡文迪许的扭秤实验 更大胆地猜想得到万有引力定律 检验万有引力定律的普适性进一步猜想月-地检验一、万有引力定律的发现思路和方法一、万有引力定律的发现思路和方法提出猜想提出猜想理论推导理论推导实验检验实验检验 二、万有引力定律二、万有引力定律宇宙中的任何两物体之间都存在着相互作用的引力122m mFGr验证了万有引力的存在；测出了引力常量G的大小从而使万有引力定律进入了真正实用的时代。6.6.4 4 万有引力理论的成就万有引力理论的成就 卡文迪许用他自己卡文迪许用他自己的扭秤，的扭秤，“称量了地球称量了地球的重量的重量”，万有引力定万有引力定律，就是称量天体质量律，就是
2、称量天体质量的天平的天平阿基米德：阿基米德：“给我一个支给我一个支点，我可以撬动地球。点，我可以撬动地球。”2RmMGmg地GgRM2地 由于地球自转对物体的影响很小，我由于地球自转对物体的影响很小，我们可以不考虑地球自转的影响，近似认为们可以不考虑地球自转的影响，近似认为地面上物体的重力就等于地球与物体间的地面上物体的重力就等于地球与物体间的万有引力。万有引力。思路一思路一已知已知:地球表面地球表面g=9.8m/s2，地球半径地球半径R=6400km，引力常量引力常量G=6.6710-11Nm2/kg2。M=6.01024kg一、计算天体的质量一、计算天体的质量人教版高中物理万有引力理论的成
3、就PPT下载人教版高中物理万有引力理论的成就PPT下载2RMmGmg GgRM2物体物体在天体表面时受到的在天体表面时受到的 重重力力等于等于万有引力万有引力2GMgR黄代换：金g-天体表面的重力加速度天体表面的重力加速度R-天体的半径天体的半径人教版高中物理万有引力理论的成就PPT下载人教版高中物理万有引力理论的成就PPT下载思路二测出某行星的公转周期测出某行星的公转周期T、轨道半径、轨道半径r能不能由此求出太阳的质量能不能由此求出太阳的质量M？分析：1.将行星的运动看成是匀速圆周运动.2.万有引力提供向心力 F引=Fn.rTmrMmG2222324GTrM人教版高中物理万有引力理论的成就P
4、PT下载人教版高中物理万有引力理论的成就PPT下载R太太阳阳rT T地球地球R地地球球rT T月球月球RrT T月月球球月球月球卫星卫星R中中心心天天体体rT T环绕环绕天体天体只能求出中心天体的质量只能求出中心天体的质量人教版高中物理万有引力理论的成就PPT下载人教版高中物理万有引力理论的成就PPT下载拓展：利用拓展：利用环绕天体，其所受的环绕天体，其所受的万有引力提供向心力万有引力提供向心力 F F引引=F=Fn nu已知已知v和和ru已知已知和和ru已知已知T和和rrmrMmG22 GrM32 rmvrMmG22 GrvM2 rTmrMmG222 2324GTrM 环绕型人教版高中物理万
5、有引力理论的成就PPT下载人教版高中物理万有引力理论的成就PPT下载小结：小结：nFF引万有引力定律在天文学中的应用，一般有两条思路：万有引力定律在天文学中的应用，一般有两条思路：(2)(2)环绕天体所需向心力由中心天体对环绕天体的万有引力提供环绕天体所需向心力由中心天体对环绕天体的万有引力提供(1)(1)地面（或某星球表面）的物体的重力近似等于万有引力地面（或某星球表面）的物体的重力近似等于万有引力2RmMGmg rTmrmrMmG222)2(人教版高中物理万有引力理论的成就PPT下载人教版高中物理万有引力理论的成就PPT下载二、二、中心天体密度的计算中心天体密度的计算 若已知中心天体的半径
6、为若已知中心天体的半径为R，则体积为：，则体积为：334RV 其密度为：其密度为：343RMVM 中中中中中中 只能求出只能求出中心天体中心天体的质量和密度的质量和密度！不能求出不能求出环绕天体环绕天体的质量和密度的质量和密度！人教版高中物理万有引力理论的成就PPT下载人教版高中物理万有引力理论的成就PPT下载1、利用天体表面的重力加速度来求天体自身的密度mgRMmG2334RMGRg43人教版高中物理万有引力理论的成就PPT下载人教版高中物理万有引力理论的成就PPT下载2、利用天体的卫星来求天体的密度rTmrMmG2224334RM3233RGTr设卫星绕天体运动的轨道半径为设卫星绕天体运动
7、的轨道半径为r，周期为，周期为T，天，天体的半径为体的半径为R当天体的卫星环绕天体表面运动时，其轨道半径当天体的卫星环绕天体表面运动时，其轨道半径r约等于天体的半径约等于天体的半径R，则天体的密度为，则天体的密度为23GT人教版高中物理万有引力理论的成就PPT下载人教版高中物理万有引力理论的成就PPT下载例：已知地球的一颗人造卫星的运行周期为周期为 T T、轨道半径为轨道半径为 r r，地球的半径，地球的半径 R R，求地球的质量和密度？2324rMGT得：222MmGmrrT解：解：当卫星在行星表面做近地当卫星在行星表面做近地运行时，可近似认为运行时，可近似认为 R=rR=r23GT3233
8、RGTrVM解得：球体体积公式：334RV人教版高中物理万有引力理论的成就PPT下载人教版高中物理万有引力理论的成就PPT下载 表面型 环绕型天体质量体积公式密度公式天体密度3 32 23 33 3R RG GT Tr r 2 23 32 24 4GTrM rTmrMmG2 22 22 2 mgRMmG2 2合引F FF FG GgRgRM M2 23 3R R3 34 4V V VM R RG Gg g 4 43 3人教版高中物理万有引力理论的成就PPT下载人教版高中物理万有引力理论的成就PPT下载三、三、发现发现未知天体未知天体你知道海王星是如何被发现的吗？你知道海王星是如何被发现的吗？海
9、王星地貌海王星地貌人教版高中物理万有引力理论的成就PPT下载人教版高中物理万有引力理论的成就PPT下载亚当斯亚当斯英国勒维列勒维列法国笔尖下发现的行星笔尖下发现的行星 18461846年年9 9月月2323日晚日晚,由德国的伽勒由德国的伽勒在柏林天文台用望远镜在勒维列预言在柏林天文台用望远镜在勒维列预言的位置附近发现了这颗行星的位置附近发现了这颗行星海王海王星星人教版高中物理万有引力理论的成就PPT下载人教版高中物理万有引力理论的成就PPT下载理论轨理论轨道道实际实际轨道轨道轨道太轨道太“古怪古怪”人教版高中物理万有引力理论的成就PPT下载人教版高中物理万有引力理论的成就PPT下载 海王星发现
10、之后，人们发现它的海王星发现之后，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位学者用亚当斯和勒维列的方法预言另一颗新星的存在。另一颗新星的存在。在预言提出之后，在预言提出之后，19301930年年3 3月月1414日，日，汤博发现了这颗新星汤博发现了这颗新星冥王星冥王星。20062006年年8 8月月2424日通过日通过的新定义，由于其比的新定义，由于其比月球还小，又不能清月球还小，又不能清除其轨道附近其他物除其轨道附近其他物体的天体被称为体的天体被称为“矮矮行星行星”人教版高中物理万有引力理论的成就PPT下载人教版高中物理万有
11、引力理论的成就PPT下载练习：1.利用下列哪组数据可以计算出地球的质量利用下列哪组数据可以计算出地球的质量 （）A.地球半径地球半径R和地球表面的重力加速度和地球表面的重力加速度gB.卫星绕地球运动的轨道半径卫星绕地球运动的轨道半径r和周期和周期TC.卫星绕地球运动的轨道半径卫星绕地球运动的轨道半径r和角速度和角速度D.卫星绕地球运动的线速度卫星绕地球运动的线速度V和周期和周期TABCD人教版高中物理万有引力理论的成就PPT下载人教版高中物理万有引力理论的成就PPT下载2、宇航员站在一个星球表面上的某高处、宇航员站在一个星球表面上的某高处h自自由释放由释放 一小球，经过时间一小球，经过时间t落
12、地，该星球的落地，该星球的半径为半径为R，求该星球的质量？，求该星球的质量？2RMmGmg 222GthRM 22221thggth 人教版高中物理万有引力理论的成就PPT下载人教版高中物理万有引力理论的成就PPT下载双星的运动已知已知某双星系统中两颗某双星系统中两颗恒星围绕它们连线上的恒星围绕它们连线上的某一固定点分别做匀速某一固定点分别做匀速圆周运动圆周运动.周期为周期为T,T,两两恒星间距离为恒星间距离为R,R,试算这试算这个双星系统的总质量个双星系统的总质量 122122114:RTMRMGMM对222222124:RTMRMGMM对232214GTRMMM总RRR21人教版高中物理万有引力理论的成就PPT下载人教版高中物理万有引力理论的成就PPT下载
