1、万有引力定律与万有引力定律与万有引力定律与万有引力定律与天文学的新发现天文学的新发现天文学的新发现天文学的新发现物理必修二物理必修二 第五章第第五章第3 3节节(1)物体做圆周运动的向心力公式是什么？分别写物体做圆周运动的向心力公式是什么？分别写出向心力与线速度、角速度以及周期的关系式。出向心力与线速度、角速度以及周期的关系式。(2)万有引力的表达式？万有引力的表达式？(3)球体的体积公式球体的体积公式知识回顾知识回顾2mvFr2Fmr22()FmrT2MmFGr343VR 请同学们阅读课文请同学们阅读课文P90“笔尖下发现的行星笔尖下发现的行星”部分部分的内容，思考以下问题：的内容，思考以下
2、问题：1、笔尖下发现的行星是哪颗行星？是谁发现的？、笔尖下发现的行星是哪颗行星？是谁发现的？有何重要意义？有何重要意义？2、讨论：说说当时的英国皇家天文台长的遗憾及、讨论：说说当时的英国皇家天文台长的遗憾及启示。启示。自主学习自主学习1、笔尖下发现的行星为海王星，是太阳系的第八颗行星。亚当斯亚当斯和勒维烈勒维烈都是海王星的发现者。海王星发现的意义：是物理科学的胜利，进一步证明了万有引力定律的正确性，是物理科学的胜利，进一步证明了万有引力定律的正确性，体现了物理科学的真实美；用事实说明宇宙并不神秘，上帝体现了物理科学的真实美；用事实说明宇宙并不神秘，上帝不是宇宙的主宰，进一步解放了人们的思想。不
3、是宇宙的主宰，进一步解放了人们的思想。2、当时的英国皇家天文台长，与科学发现擦肩而过，一是他对天王星的“出轨”缺乏研究，二是他的自恋，不相信青年才俊的科学预言。与之相反的是德国天文学家伽勒，这又证明了“机会总是垂青于有所准备的人”。（1 1）笔尖下发现的行星笔尖下发现的行星2.哈雷慧星的预报英国天文学家哈雷根据 计算出1682年出现的大慧星的周期约为 年，1759年3月13日，慧星几乎是如期而至(与预算日期仅差1个月).总结总结：的发现和 的“按时回归”的意义并不仅仅在于发现了新天体，更重要的是证明了的正确性.显示了人类认识自然的伟大胜利 万有引力定律76海王星哈雷彗星万有引万有引力定律力定律
4、那给我们一个天平是否那给我们一个天平是否就可以称量地球的质量就可以称量地球的质量了呢？了呢？“给我一个支点，给我一个支点，我可以撬动球。我可以撬动球。”那我们怎么那我们怎么“称称”量巨大的地球甚至是量巨大的地球甚至是 太阳的质量呢太阳的质量呢?万有引力定律是否能给我们提供帮助呢万有引力定律是否能给我们提供帮助呢?二、天体质量的计算二、天体质量的计算1、地球绕太阳公转的实际轨道是什么形状？、地球绕太阳公转的实际轨道是什么形状？为了解决问题的方便，我们通常可以认为地为了解决问题的方便，我们通常可以认为地球在绕怎样的轨道做什么运动？球在绕怎样的轨道做什么运动？思考：思考：分析问题：分析问题：近似近似
5、1、地球实际作何运动？而我们通常可以认为做什么运、地球实际作何运动？而我们通常可以认为做什么运动？动？2、地球作圆周运动的向心力是由什么力来提供的？、地球作圆周运动的向心力是由什么力来提供的？2MmFGrrMmF地球作圆周运动的向心力是由太阳对地球的万有引力来提供的地球作圆周运动的向心力是由太阳对地球的万有引力来提供的vTrrr 上面三种情况中，因为线速度与角速度上面三种情况中，因为线速度与角速度实际操作中不好测量，周期容易测量，所实际操作中不好测量，周期容易测量，所以我们用得最多的将会是第一种方法以我们用得最多的将会是第一种方法。能否用同样的方法测出地球的质量？能否用同样的方法测出地球的质量
6、？借助于月球，那么需要知道哪些量？借助于月球，那么需要知道哪些量？月球绕地球运行的周期月球绕地球运行的周期T=27.3天，天，月球与地球的平均距离月球与地球的平均距离r=3.84108mM=5.981024kgrTmrMmG22)2(2324GTrM思维拓展思维拓展借助外援法借助外援法总结推广总结推广求解思路：求解思路：环绕天体的向心力由中心天体对其万有引力环绕天体的向心力由中心天体对其万有引力独家独家提供提供具体方法：具体方法：rTmrmMG22)2(2324GTrM 环绕天体环绕天体m中心天体中心天体M中心天体中心天体M 上述计算天体的质量的方法不仅适用于地球上述计算天体的质量的方法不仅适
7、用于地球和太阳，也适用于其他任何星体注意方法的和太阳，也适用于其他任何星体注意方法的拓展应用计算出的只能是拓展应用计算出的只能是中心天体中心天体的质量的质量 通过万有引力定律称量地球的质量，这不能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。不说是一个奇迹。就连一个外行人、著名文学家就连一个外行人、著名文学家马克马克吐温吐温满怀满怀激情地说：激情地说：“科学真是迷人。根据零星的事实，增科学真是迷人。根据零星的事实，增添一点猜想，竟能赢得那么多收获！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，却道出了科这话虽然出自一位外行人之口，却道出了科学发现的精髓。学发现的精髓。在
8、天体质量在天体质量M M求出的情况下，能否测出天体的求出的情况下，能否测出天体的密度？还需要哪些物理量？密度？还需要哪些物理量？最后代入密度公式：最后代入密度公式：343VR3233rGT RMV球体的体积公式：球体的体积公式：整理得：整理得：三、估算天体的密度三、估算天体的密度3233rGT R （1 1）注意）注意R R、r r 的区分的区分R R指中心天体的指中心天体的半径，半径，r r指行星或卫星的轨道半径指行星或卫星的轨道半径 （2 2）若绕）若绕近地轨道近地轨道运行，则有运行，则有R Rr.r.简简化为：化为：23GT【例题例题】一艘宇宙飞船绕一个不知名的行星表面一艘宇宙飞船绕一个
9、不知名的行星表面飞行，要测定该行星的密度，仅仅需要飞行，要测定该行星的密度，仅仅需要()A.A.测定飞船的运行周期测定飞船的运行周期 B.B.测定飞船的环绕半径测定飞船的环绕半径 C.C.测定行星的体积测定行星的体积 D.D.测定飞船的运行速度测定飞船的运行速度【限时训练】【限时训练】假设在半径为假设在半径为R R的某天体上发射一颗的某天体上发射一颗该天体的卫星该天体的卫星.若这颗卫星距天体表面的高度为若这颗卫星距天体表面的高度为h h，测得其测得其做匀速圆周运动做匀速圆周运动的的周期为周期为T T，已知万有引力常已知万有引力常量为量为G.G.则该天体的密度是多少？则该天体的密度是多少？解析：解析：泰安一中学生发现发现SOHOSOHO彗星彗星2 2013年06月16日，他在五个小时之内连续发现三颗彗星，其中包含一颗非已知彗星族彗星，是发现难度和科研价值最大的彗星，并完成了他决心要发现25颗彗星的目标，至此，他的发现总数已位列世界第20名，国内第6名。别说梦想遥不可及别说梦想遥不可及孙霈源：17岁的彗星猎手 同学们，为了美好的明天，同学们，为了美好的明天，起飞吧！起飞吧！
