万有引力定律的内容是什么

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,4,万有引力理论的成就,回忆所学内容,(1)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。,(2)万有引力定律的内容是什么？如何用公式表示？,(3)重力和万有引力的关系？,F,n,R,M,G,m,w,r,F,引,争论:地球外表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,。,F,n,R,M,G,m,w,r,F,引,争论:地球外表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,。,因此,重力,是万有引力的一个,分力,。,实际上随地球自转的物体向心力远小于重力，在无视自转的影响下万有引力大小近似等于重力大小。,回忆所学内容,(1)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。,(2)万有引力定律的内容是什么？如何用公式表示？,(3)重力和万有引力的关系？,重力是万有引力的一个分力，当无视了地球的自转时,可认为重力在数值上就等于万有引力大小。,阿基米德在争论杠杆原理后，曾经说过一句什么名言？,“给我一个支点，我可以撬动球。”,那我们又是怎么知道巨大的地球的质量呢?,那给我们一个杠杆(天平)是否就可以称量地球的质量了呢？,答案是:否认的.,一、称量地球的质量,地球的质量不行能用天平称量.,但是万有引力定律是否能赐予我们供给帮助呢?,重力是万有引力的一个分力，当无视了地球的自转时,可认为重力在数值上就等于万有引力大小。,一、称量地球的质量,假设不考虑地球自转的影响，地面上物体的重力等于地球对它的引力。,M,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试验说成是“称量地球的重量”是不无道理的。,一、称量地球的质量,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。依据零星的事实，增加一点猜测，竟能赢得那么多收获！”,这话虽然出自一位外行人之口，却道出了科学觉察的精华。,二、天体质量的计算,1、地球公转实际轨道是什么外形？为了解决问题的便利，我们通常可以认为地球在绕怎样的轨道做什么运动？,思考：,应用万有引力可算出地球的质量，能否算出太阳的质量呢?,分析问题：,近似,1、地球实际作何运动？而我们通常可以认为做什么运动？,地球实际轨道是椭圆，通常可以认为地球绕太阳做匀速圆周运动,二、天体质量的计算,1、地球实际轨道是什么外形？为了解决问题的便利，我们通常可以认为地球在绕怎样的轨道做什么运动？,2、地球作圆周运动的向心力是由什么力来供给的？,思考：,应用万有引力可算出地球的质量，能否算出太阳的质量呢?,通常可以认为地球绕太阳做匀速圆周运动,2、地球作圆周运动的向心力是由什么力来供给的？,r,M,m,F,地球作圆周运动的向心力是由太阳对地球的万有引力来供给的,二、天体质量的计算,1、地球实际轨道是什么外形？为了解决问题的便利，我们通常可以认为地球在绕怎样的轨道做什么运动？,2、地球作圆周运动的向心力是由什么力来供给的？,思考：,应用万有引力可算出地球的质量，能否算出太阳的质量呢?,通常可以认为地球绕太阳做匀速圆周运动,地球作圆周运动的向心力是由太阳对地球的万有引力来供给的,地球作圆周运动的向心力是由太阳对地球的万有引力来供给的,r,M,m,F,地球公转角速度 不能直接测出,但我们知道地球公转的周期 .,该表达式与地球环行天体质量m有没有关系？,r,M,m,F,v,T,总结推广,求解思路：,环行天体的向心力由中心天体对其万有引力独家供给,具体方法：,特点：,须知道待求天体M的某一环行天体的运行规律，且与环行天体的质量m无关.,中心天体M,环行天体m,二、计算天体的质量,思维扩展,计算地球的质量，除了一开头的方法外，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=3.8410,8,m,M=5.9810,24,kg,三、觉察未知天体,预见并觉察未知行星,是万有引力理论威力和价值的最生动例证.,在1781年觉察的第七个行星天王星的运动轨道，总是同依据万有引力定律计算出来的有肯定偏离.当时有人猜测，确定在其轨道外还有一颗未觉察的新星,这就是后来觉察的第八大行星海王星.,海王星,海王星的实际轨道由英国剑桥大学的学生亚当斯和法国年轻的天好者勒维耶依据天王星的观测资料各自独立地利用万有引力定律计算出来的.,英国的亚当斯和法国的勒维耶,1846年9月23日晚,由德国的伽勒在柏林天文台用望远镜在勒维耶预言的位置四周觉察了这颗行星海王星,柏林天文台,海王星的觉察,海王星觉察之后，人们觉察它的轨道也与理论计算的不全都。于是几位学者用亚当斯和勒维耶的方法预言另一颗新行星的存在,在预言提出之后，1930年，汤博觉察了太阳系的后来曾被称为第九大行星的冥王星,冥王星和它的卫星,美国宇航局NASA供给的冥王星上者与它的卫星的画面,冥王星与彗星,国际天文学联合会大会24日投票打算，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”。很多人感到不解，为什么从儿时起就始终熟知的太阳系“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，人们始终认为水星、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，天文学家间续觉察了天王星、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，新的天文觉察不断使“九大行星”的传统观念受到质疑。天文学家先后觉察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，这个区域始终是太阳系小行星和彗星诞生的地方。20世纪90年月以来，天文学家觉察柯伊伯带有更多围绕太阳运行的大天体。比方，美国天文学家布朗觉察的“2023UB313”，就是一个直径和质量都超过冥王星的天体。布朗等人的觉察使传统行星定义患病巨大挑战。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觉察的差距。大会通过的决议规定，“行星”指的是围绕太阳运转、自身引力足以抑制其刚体力而使天体呈圆球状、能够去除其轨道四周其他物体的天体。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”。,冥王星为什么会被“降级”？,三、觉察未知天体,海王星的觉察和1705年英国天文学家哈雷依据万有引力定律正确预言了哈雷彗星的回归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敬重。从今以后，这门自然科学成了巨大的精神王国”,尽管冥王星外面太阳光已经特别的微弱，但是，黑暗严寒的太阳系边缘照旧牵动着人们的心，搜寻工作从来没有停顿过。,美国2023年放射，并于2023至2023年访问冥王星的宇宙飞船,四,、,小结,这节课我们主要把握的学问点是：,1.万有引力定律在天文学中的应用，一般有两条思路：,(2)围绕天体所需的向心力由中心天体对围绕天体的万有引力供给,(1)地面或某星球外表的物体的重力近似等于万有引力,2.了解了万有引力定律在天文学中具有的重要意义.,