万有引力理论的成就
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万有引力理论的成就_课件
万有引力定律指出任意两个质点之间 都存在相互吸引的力，与它们的质量 成正比，与它们之间距离的平方成反 比。
02
CATALOGUE
万有引力理论的发展
理论的完善
牛顿提出万有引力
定律
牛顿在17世纪提出了万有引力定 律，解释了物体之间的相互吸引 作用，并给出了数学表达式来描 述这种力。
开普勒行星运动三
定律
开普勒通过观察行星运动，提出 了行星运动三定律，揭示了行星 运动的规律，为万有引力理论的 发展奠定了基础。
哈雷彗星轨道预测
基于牛顿的万有引力定律，哈雷 成功预测了彗星轨道，证实了万 有引力定律的正确性。
科学成就
解释了天体运动规律
万有引力理论解释了天体之间的相互吸引作用，以及 天体运动的规律，为天文学的发展奠定了基础。
推动了物理学发展
万有引力理论的出现，推动了物理学的发展，引发了 一系列的科学革命。
促进了科技应用
万有引力理论的应用，推动了航天科技的发展，实现 了人类探索宇宙的梦想。
对后世的影响
激发了科学家们的探索精神
01
万有引力理论的出现，激发了科学家们的探索精神，推动了科
学技术的不断进步。
为后世科学研究提供了方法论
对宇宙起源与演化的研究
大爆炸理论
基于广义相对论和量子力学的Байду номын сангаас究，提出宇宙起源于一个极度高温和高密度的状 态，即大爆炸。
宇宙演化
通过对宇宙起源与演化的研究，科学家们进一步理解了宇宙的构造和演化过程， 以及各种物理现象的起源和本质。
05
CATALOGUE
万有引力理论的未来展望
技术的进步对万有引力理论的影响
行星轨道计算
基于万有引力理论，天文学家能够计算行星轨道，为太空探索和 宇宙航行提供重要依据。
02
CATALOGUE
万有引力理论的发展
理论的完善
牛顿提出万有引力
定律
牛顿在17世纪提出了万有引力定 律，解释了物体之间的相互吸引 作用，并给出了数学表达式来描 述这种力。
开普勒行星运动三
定律
开普勒通过观察行星运动，提出 了行星运动三定律，揭示了行星 运动的规律，为万有引力理论的 发展奠定了基础。
哈雷彗星轨道预测
基于牛顿的万有引力定律，哈雷 成功预测了彗星轨道，证实了万 有引力定律的正确性。
科学成就
解释了天体运动规律
万有引力理论解释了天体之间的相互吸引作用，以及 天体运动的规律，为天文学的发展奠定了基础。
推动了物理学发展
万有引力理论的出现，推动了物理学的发展，引发了 一系列的科学革命。
促进了科技应用
万有引力理论的应用，推动了航天科技的发展，实现 了人类探索宇宙的梦想。
对后世的影响
激发了科学家们的探索精神
01
万有引力理论的出现，激发了科学家们的探索精神，推动了科
学技术的不断进步。
为后世科学研究提供了方法论
对宇宙起源与演化的研究
大爆炸理论
基于广义相对论和量子力学的Байду номын сангаас究，提出宇宙起源于一个极度高温和高密度的状 态，即大爆炸。
宇宙演化
通过对宇宙起源与演化的研究，科学家们进一步理解了宇宙的构造和演化过程， 以及各种物理现象的起源和本质。
05
CATALOGUE
万有引力理论的未来展望
技术的进步对万有引力理论的影响
行星轨道计算
基于万有引力理论，天文学家能够计算行星轨道，为太空探索和 宇宙航行提供重要依据。
【学霸笔记】物理必修二6.4万有引力理论的成就
第四节 万有引力理论的成就一、天体质量的求解1、思路一：“地上公式”法（亦称为自力更生法）已知中心天体的半径R 和中心天体的重力加速度g ：；，G g R M mg RGMm 22== 2、思路二：“天上公式”法（亦称为借助外援法）①已知中心天体匀速圆周运动的周期T 、轨道半径r 、；，）、、（23222244:GTr M r T m r GMm R r T ππ== ②已知中心天体匀速圆周运动的线速度v 、轨道半径r 、；，）、、（Gr v M r v m r GMm R r v 222:== ③中心天体匀速圆周运动的线速度v 、公转周期T 、；，，）、、（GT v M T v r v m r GMm R T v ππ22:322=== 3、说明：①环绕天体的质量只能给出不能求出。
②要想求某天体的质量只能将其作为中心天体来研究。
③求中心天体质量的几种情景。
A 已知环绕天体的轨道半径、线速度、周期（线速度、频率）中的任意两个。
B 已知中心天体的重力加速度和半径。
二、天体密度的求解1、思路一：“地上公式”法已知中心天体的半径R 和中心天体的重力加速度g ：GR g R V G g R M mg R GMm R g πρπ4334:322====，；，）、（2、思路二：“天上公式”法①已知中心天体匀速圆周运动的周期T 、轨道半径r 、天体半径为R323323222233444:R GT r R V GT r M r T m r GMm R r T πρπππ====，；，）、、（ 特别注意：吐过卫星绕天体表面运行时，天体密度ρ＝3πGT 2，即只要测出卫星环绕天体表面运动周期T ，就可算中心天体的密度。
②已知中心天体匀速圆周运动的线速度v 、轨道半径r 、天体半径为R3232224334:GR r v R V G r v M r v m r GMm R r v πρπ====，；，）、、（ ③中心天体匀速圆周运动的线速度v 、公转周期T 、天体半径为R323322833422:GR T v R V G T v M T v r v m r GMm R T v πρπππ=====，；，，）、、（3、说明：①一般情况求中心天体的密度必须知道中心天体的半径。
万有引力理论的成就课件—【新教材】人教版高中物理必修第二册
7.3 万有引力理论的成就
一个成功的理论不仅能够解释已知的事实，更重要的是能够预言未知的现象。
一、“称量”地球质量
有了万有引力定律，我们就能“称量”地球的质量 !
不考虑地球自转的影响，地面上质量为 m 的物体所受的重力 mg 等于地球对物体的引力，即：
地面的重力加速度 g 和地球半径 R 在卡文迪什之前就已知道， 一旦测得引力常量 G，就可以算出地球的质量m 地 。因此，卡文迪 什把他自己的实验说成是 “称量地球的重量”。
1．基本思路 一般行星或卫星的运动可看作匀速圆周运动，所需要的向心力都由中心天体对它的 万有引力提供，即 F 向＝F 万．
2．常用关系 (1)GMr2m＝mvr2＝mrω2＝mr4Tπ2 2＝mωv＝man，万有引力提供行星或卫星做圆周运动的向心力．
(2)mg＝GMRm2 ，在天体表面上物体的重力等于它受到的引力，可得 gR2＝GM，该公式称为黄金代 换．
3．重力、重力加速度与高度的关系 (1)地球表面物体的重力约等于地球对物体的万有引力，即 mg＝GMRm2 ，所以地球表面 的重力加速度 g＝GRM2 . (2)地球上空 h 高度处，万有引力等于重力，即 mg＝G（RM＋mh）2，所以 h 高度处的重 力加速度 g＝（RG＋Mh）2.
应用二：天体运动的分析与计算
1、双星系统：两个离得比较近的天体，在彼此间的万有引力作用下绕着两者连线上某一 点做匀速圆周运动，两者的距离不变，这样的两颗星组成的系统称为双星系统。
No Image
2、双星系统的特点
①双星系统中两颗星的万有引力提供彼此的向心力，所以两颗星的向心力大小是相等的。即 GmL1m2 2＝m1ω2r1＝m2ω2r2
三、发现未知天体
到了 18 世纪，人们已经知道太阳系有 7 颗行星，其中1781 年发现的第七颗行 星 —— 天王星的运动轨道有些“古怪”：根据万有引力定律计算出来的轨道与实 际观测的结果总有一些偏差。
一个成功的理论不仅能够解释已知的事实，更重要的是能够预言未知的现象。
一、“称量”地球质量
有了万有引力定律，我们就能“称量”地球的质量 !
不考虑地球自转的影响，地面上质量为 m 的物体所受的重力 mg 等于地球对物体的引力，即：
地面的重力加速度 g 和地球半径 R 在卡文迪什之前就已知道， 一旦测得引力常量 G，就可以算出地球的质量m 地 。因此，卡文迪 什把他自己的实验说成是 “称量地球的重量”。
1．基本思路 一般行星或卫星的运动可看作匀速圆周运动，所需要的向心力都由中心天体对它的 万有引力提供，即 F 向＝F 万．
2．常用关系 (1)GMr2m＝mvr2＝mrω2＝mr4Tπ2 2＝mωv＝man，万有引力提供行星或卫星做圆周运动的向心力．
(2)mg＝GMRm2 ，在天体表面上物体的重力等于它受到的引力，可得 gR2＝GM，该公式称为黄金代 换．
3．重力、重力加速度与高度的关系 (1)地球表面物体的重力约等于地球对物体的万有引力，即 mg＝GMRm2 ，所以地球表面 的重力加速度 g＝GRM2 . (2)地球上空 h 高度处，万有引力等于重力，即 mg＝G（RM＋mh）2，所以 h 高度处的重 力加速度 g＝（RG＋Mh）2.
应用二：天体运动的分析与计算
1、双星系统：两个离得比较近的天体，在彼此间的万有引力作用下绕着两者连线上某一 点做匀速圆周运动，两者的距离不变，这样的两颗星组成的系统称为双星系统。
No Image
2、双星系统的特点
①双星系统中两颗星的万有引力提供彼此的向心力，所以两颗星的向心力大小是相等的。即 GmL1m2 2＝m1ω2r1＝m2ω2r2
三、发现未知天体
到了 18 世纪，人们已经知道太阳系有 7 颗行星，其中1781 年发现的第七颗行 星 —— 天王星的运动轨道有些“古怪”：根据万有引力定律计算出来的轨道与实 际观测的结果总有一些偏差。
第4节 万有引力理论的成就
周期为T,引力常数为G,则可求得（ B ）
A.该行星的质量
B.太阳的质量
C.该行星的平均密度 D.太阳的平均密度
23
4.中子星是恒星演化过程的一种可能结果，它的密
度很大。现有一中子星，观测到它的自转周期为T=
1 s。问该中子星的最小密度应是多少才能维持该 30
星的稳定，不致因自转而瓦解。计算时星体可视为
均匀球体。(引力常量 G 6.67 1011 N m2 / kg2 )
24
解析：设想中子星赤道处有一小物块，只有当它受到的 万有引力大于或等于它随星体运动所需的向心力时，中子 星才不会瓦解。设中子星的密度为ρ，质量为M ，半径为
R，其周期为T，位于赤道处的小物块质量为m，则有
GMm 4 2 m 2 R 2 R T
2
g---------天体表面的重力加速度
12
2.行星（或卫星）做匀速圆周运动所需的万有引力 提供向心力
Mm v2 2 2 2 G 2 ma向 m mr mr ( ) r r T
vr M G
2
r M G
3
2
4 r M GT 2
2 3
只能求出中心天体的质量！！！
13
根据上面两种方式算出中心天体的质量M，
4 M R 3 3
GT 2 代入数据解得： 1.27 1014 kg / m 3
25
由以上各式得
3
5.(2014·新课标全国卷Ⅱ)假设地球可视为质量均 匀分布的球体。已知地球表面重力加速度在两极的 大小为g0;在赤道的大小为g;地球自转的周期为T, 引力常量为G。地球的密度为( B )
A． 3 g 0 -g GT 2 g 0 C. 3
万有引力理论的成就(正式讲课用)
需要提高预测精度
虽然万有引力理论在许多情况下能够给出与实验 相符的预测，但在一些高精度实验中，仍需进一 步提高其预测精度。
万有引力理论的未来展望
探索与其他理论的融合
未来研究将致力于将万有引力理论与量子力学、广义相对论等其 他理论进一步融合，以构建更为完善的理论框架。
深入研究引力的本质
随着科学技术的发展，未来将进一步探索引力的产生机制和传播方 式，以更深入地理解引力的本质。
质，如它的产生机制和传播方式，仍缺乏深入理解。
万有引力理论面临的挑战
1 2 3
需要与其他物理理论融合
随着物理学的发展，万有引力理论需要与量子力 学、广义相对论等其他理论进一步融合，形成统 一的理论框架。
需要解决奇点问题
在宇宙大爆炸和黑洞内部等极端条件下，万有引 力理论遇到了奇点问题，即无穷大或无穷小的数 学难题。
哈雷彗星的轨道预测成功地证明了万有引力理论的正确性。在过去的几个世纪里，科学家们利用万有 引力理论不断修正哈雷彗星的轨道，使得每次回归的时间预测越来越精确。这不仅证实了万有引力理 论的可靠性，也为天文学和宇宙学的研究提供了重要的依据。
月球运动的研究
月球运动的研究是万有引力理论应用 的一个重要方面。月球作为地球唯一 的天然卫星，其运动受到地球引力和 其他天体引力的共同作用。通过万有 引力理论，科学家们能够精确地描述 月球的运动轨迹，进一步了解月球的 轨道、速度、加速度等参数。
古代天文学的发展
随着时间的推移，古代天文学家积累 了大量关于天体运动的数据，为后来 的科学家提供了宝贵资料。
牛顿对万有引力的设想
思考天体运动的原因
牛顿在观察天体运动时，开始思考是什么力量使它们保持在一起并沿着轨道运 动。他提出了万有引力的概念，认为所有物体之间都存在相互吸引的力量。
虽然万有引力理论在许多情况下能够给出与实验 相符的预测，但在一些高精度实验中，仍需进一 步提高其预测精度。
万有引力理论的未来展望
探索与其他理论的融合
未来研究将致力于将万有引力理论与量子力学、广义相对论等其 他理论进一步融合，以构建更为完善的理论框架。
深入研究引力的本质
随着科学技术的发展，未来将进一步探索引力的产生机制和传播方 式，以更深入地理解引力的本质。
质，如它的产生机制和传播方式，仍缺乏深入理解。
万有引力理论面临的挑战
1 2 3
需要与其他物理理论融合
随着物理学的发展，万有引力理论需要与量子力 学、广义相对论等其他理论进一步融合，形成统 一的理论框架。
需要解决奇点问题
在宇宙大爆炸和黑洞内部等极端条件下，万有引 力理论遇到了奇点问题，即无穷大或无穷小的数 学难题。
哈雷彗星的轨道预测成功地证明了万有引力理论的正确性。在过去的几个世纪里，科学家们利用万有 引力理论不断修正哈雷彗星的轨道，使得每次回归的时间预测越来越精确。这不仅证实了万有引力理 论的可靠性，也为天文学和宇宙学的研究提供了重要的依据。
月球运动的研究
月球运动的研究是万有引力理论应用 的一个重要方面。月球作为地球唯一 的天然卫星，其运动受到地球引力和 其他天体引力的共同作用。通过万有 引力理论，科学家们能够精确地描述 月球的运动轨迹，进一步了解月球的 轨道、速度、加速度等参数。
古代天文学的发展
随着时间的推移，古代天文学家积累 了大量关于天体运动的数据，为后来 的科学家提供了宝贵资料。
牛顿对万有引力的设想
思考天体运动的原因
牛顿在观察天体运动时，开始思考是什么力量使它们保持在一起并沿着轨道运 动。他提出了万有引力的概念，认为所有物体之间都存在相互吸引的力量。
万有引力理论的成就(精选例题)
万有引力理论的成就(精选例题)
contents
目录
• 万有引力理论简介 • 万有引力理论的成就 • 万有引力理论的精选例题 • 万有引力理论的影响与未来发展
01 万有引力理论简介
定义与背景
万有引力理论是由牛顿提出的经典力学理论，用于描述物体之间的相互作用力，即 引力。
该理论基于物体之间的相互作用，认为任何两个物体都受到相互之间的引力作用， 引力的大小与两个物体的质量成正比，与它们之间的距离的平方成反比。
例题三：黑洞的存在与性质
黑洞是一种特殊的天体，其引力非常 强大，以至于光也无法逃逸。根据万 有引力定律和相对论，可以推导出黑 洞的半径和质量的对应关系。
黑洞的性质包括无毛定理、强弱霍金 辐射等。通过研究黑洞的性质，可以 深入了解引力的本质和宇宙的演化。
04 万有引力理论的影响与未 来发展
对其他科学领域的影响
为可能，促进了物理学的发展。
对天文学的影响
1 2
解释了行星运动规律
万有引力理论成功解释了行星绕日运动的椭圆轨 道和周期性变化，为天文学提供了重要的理论支 持。
开创了天体力学领域
基于万有引力理论，天文学发展出了天体力学分 支，专门研究天体的运动规律和相互作用。
3
促进了望远镜观测技术的发展
为了验证万有引力理论，天文学家不断改进望远 镜观测技术，推动了相关技术的发展。
导航与定位
万有引力理论在卫星导航 和定位系统中发挥了关键 作用，为全球定位系统 （GPS）提供了基础。
科学研究方法
万有引力理论的发展过程 中所采用的科学方法论， 对人类科学研究的进步产 生了深远影响。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
理论的重要性与应用
contents
目录
• 万有引力理论简介 • 万有引力理论的成就 • 万有引力理论的精选例题 • 万有引力理论的影响与未来发展
01 万有引力理论简介
定义与背景
万有引力理论是由牛顿提出的经典力学理论，用于描述物体之间的相互作用力，即 引力。
该理论基于物体之间的相互作用，认为任何两个物体都受到相互之间的引力作用， 引力的大小与两个物体的质量成正比，与它们之间的距离的平方成反比。
例题三：黑洞的存在与性质
黑洞是一种特殊的天体，其引力非常 强大，以至于光也无法逃逸。根据万 有引力定律和相对论，可以推导出黑 洞的半径和质量的对应关系。
黑洞的性质包括无毛定理、强弱霍金 辐射等。通过研究黑洞的性质，可以 深入了解引力的本质和宇宙的演化。
04 万有引力理论的影响与未 来发展
对其他科学领域的影响
为可能，促进了物理学的发展。
对天文学的影响
1 2
解释了行星运动规律
万有引力理论成功解释了行星绕日运动的椭圆轨 道和周期性变化，为天文学提供了重要的理论支 持。
开创了天体力学领域
基于万有引力理论，天文学发展出了天体力学分 支，专门研究天体的运动规律和相互作用。
3
促进了望远镜观测技术的发展
为了验证万有引力理论，天文学家不断改进望远 镜观测技术，推动了相关技术的发展。
导航与定位
万有引力理论在卫星导航 和定位系统中发挥了关键 作用，为全球定位系统 （GPS）提供了基础。
科学研究方法
万有引力理论的发展过程 中所采用的科学方法论， 对人类科学研究的进步产 生了深远影响。
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理论的重要性与应用
4.万有引力理论的成就
第4节万有引力理论的成就【学习目标】1．了解万有引力定律得出的思路和过程。
2．理解万有引力定律并能应用万有引力定律计算引力。
3．知道引力常量G并理解其内涵。
【学习重点】万有引力定律的推导过程【学习难点】太由于一般物体间的万有引力极小，学生对此缺乏感性认识，又无法进行演示实验，故应加强举例。
【使用说明】1.先阅读课本内容，理解课本基础知识，有疑问的用红色笔做好疑难标记。
依据发现的问题再研读教材或者查阅资料，解决问题。
将预习中不能解决的问题填在我的疑惑处。
2.小组长职责，知道引领小组各层成员按时完成任务，人人达标。
自主探究一.月-地检验(1)月-地检验的目的是什么？（2）月-地检验的验证原理是怎样的？（3）如何进行验证？验证结论：问题探究：（大胆猜想一下）地面物体之间是否存在引力作用？存在与否的理由是什么？（小结）由以上的学习你得到什么结论？3、万有引力定律（1）万有引力定律的内容：（2）对万有引力定律的理解：（3）万有引力定律的数学表达式：（4）万有引力定律的使用条件：4、引力常量G（1）卡文迪许的扭秤实验装置如图（2）原理：利用实验装置测出大球和小球之间的万有引力F，再测出mm′和球心的距离r，即可求出引力常量：G=Fr2/mm′(3)引力常量的标准值：G=6.67259×10-11N•m2/kg2,通常取G=6.67×10-11N•m2/kg2（4）引力常量测出的意义是什么？请你将预习中没能解决的问题和有疑惑大的问题写下来，待课堂上老师和同学探究解决。
合作探究一、引导：学生阅读教材，思考问题：（1）、把太阳与行星之间、地球与月球之间、地球与地面物体之间的引力遵从的规律推广到宇宙万物之间，你觉得合适吗？发表自己的见解。
（2）、万有引力定律的内容是什么？写出表达式。
并注明每个符号的单位和物理意义（3）、你认为万有引力定律的发现有何深远意义？【小试牛刀】1.下面我们粗略的来计算一下两个质量为50kg，相距0.5m的人之间的引力。
万有引力理论的成就
【小组讨论】
如何计算天体的密度？
若卫星绕中心天体运动的轨道半径为r ，周期为T ，中心天体的 半径为R ，万有引力常量为G，求：（1）中心天体的密度 （2）若卫星环绕天体表面运动时的周期为T0, 求天体的密度
（1）利用万有引力提供向心力的动力学方程有：
可得天体的质量：
。 中心天体的半径为R ，则其
1705年英国天文学家哈雷根据万有引力理论 对1682年出现的大彗星的运动轨道进行了计算， 指出它就是1531年，1607年出现的同一颗彗星， 并预言它将于1758年再次出现，这个预言果然得 到证实。
哈雷彗星大约隔76年临近地球一次，上一 次是1986年，下次来访是2061年。
发现未知天体： 海王星 的发现和 哈雷彗星 的“按时 回归”确立了万有引力的地位。
质量为m的行星绕中心天体做半径为r、周ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ为T的匀速
圆周运动，行星与中心天体间的万有引力提供向心力，
即：
，由此得到中心天体的质
量
例3.把地球绕太阳公转看做是匀速圆周运动，平均半径
为 1.5×1011 m ， 已 知 引 力 常 量 为 ： G=6.67×10-11
N·m2/kg2，则可估算出太阳的质量大约是多少千克 ？ （结果取一位有效数字）
例4、已知下列哪些数据，可以计算出地球质量：（ BCD ）
A．地球绕太阳运动的周期及地球到太阳表面的距离 B．月球绕地球运行的周期及月球绕地球转的轨道半径 C．人造地球卫星绕地球运行的线速度和运行周期 D．地球半径和地球表面的重力加速度（不计地球自转的影响）
A、只能求出中心球体的质量．故A错误。 B、由万有引力定律得：GMm / r2 = mr4π2 / T2 ∴地球的质量M=4π2r3 /GT2，因此，可求出地球的质量，故B正确。 C、由B知：地球的质量M=4π2r3 /GT2，其中r为地球与人造地球卫星间的 距离，由v = 2πr /T，r = vT /2π,即r可求。故C正确。 D、地球表面的物体受到的地球的重力等于万有引力，即mg=GMm /r2，因 此，可求出地球的质量M=gr2 /G，故D正确． 故选BCD．
万有引力理论的成就优秀课件
地球形状的确定
万有引力理论证明了地球并非完美的圆形，而是一个稍微扁平的椭 球体，即地球的赤道略微膨出。
月球运动的解释
万有引力理论阐明了月球围绕地球运动的原理，解释了月球的轨道 、速度和加速度等关键要素。
理论推广
01
02
03
三体问题的提出
万有引力理论为解决多体 问题提供了基础，例如三 体问题，即三个天体之间 的运动规律。
利用万有引力理论，航天器可以通过微调其轨道参数来控制自身的姿态
，保持稳定姿态运行。
03
月球和火星探测
在月球和火星探测任务中，万有引力理论用于计算探测器在行星表面的
着陆点和轨道，确保安全可靠地完成探测任务。
在地球科学领域的应用
地震预测
通过研究地球板块间的 万有引力作用，可以预 测地震的发生，为地震 防范提供科学依据。
平方成反比。
行星轨道理论
根据万有引力定律，行星绕太阳 运行的轨道是一个椭圆，太阳位
于其中一个焦点。
引力与加速度
根据万有引力定律，地球表面上 的物体受到的引力可以等效于其
加速度，即地心引力。
02
CATALOGUE
万有引力理论的发展
理论验证
哈雷彗星的轨道预测
牛顿的万有引力理论成功地预测了哈雷彗星的轨道，这是该理论 的重要验证之一。
对未来科技发展的影响
1 2
引力波探测
万有引力理论激发了科学家对引力波探测的研究 ，有望为宇宙探索开辟新的途径。
暗物质与暗能量研究
万有引力理论为暗物质与暗能量等前沿研究提供 了理论基础，有助于揭示宇宙的奥秘。
3
未来航天技术
万有引力理论将继续在未来的航天技术中发挥关 键作用，如深空探测、太空殖民等。
万有引力理论证明了地球并非完美的圆形，而是一个稍微扁平的椭 球体，即地球的赤道略微膨出。
月球运动的解释
万有引力理论阐明了月球围绕地球运动的原理，解释了月球的轨道 、速度和加速度等关键要素。
理论推广
01
02
03
三体问题的提出
万有引力理论为解决多体 问题提供了基础，例如三 体问题，即三个天体之间 的运动规律。
利用万有引力理论，航天器可以通过微调其轨道参数来控制自身的姿态
，保持稳定姿态运行。
03
月球和火星探测
在月球和火星探测任务中，万有引力理论用于计算探测器在行星表面的
着陆点和轨道，确保安全可靠地完成探测任务。
在地球科学领域的应用
地震预测
通过研究地球板块间的 万有引力作用，可以预 测地震的发生，为地震 防范提供科学依据。
平方成反比。
行星轨道理论
根据万有引力定律，行星绕太阳 运行的轨道是一个椭圆，太阳位
于其中一个焦点。
引力与加速度
根据万有引力定律，地球表面上 的物体受到的引力可以等效于其
加速度，即地心引力。
02
CATALOGUE
万有引力理论的发展
理论验证
哈雷彗星的轨道预测
牛顿的万有引力理论成功地预测了哈雷彗星的轨道，这是该理论 的重要验证之一。
对未来科技发展的影响
1 2
引力波探测
万有引力理论激发了科学家对引力波探测的研究 ，有望为宇宙探索开辟新的途径。
暗物质与暗能量研究
万有引力理论为暗物质与暗能量等前沿研究提供 了理论基础，有助于揭示宇宙的奥秘。
3
未来航天技术
万有引力理论将继续在未来的航天技术中发挥关 键作用，如深空探测、太空殖民等。
万有引力理论的成就
建立物理模型
不考虑星球的自转，星球表 面及附近的物体所受重力等 于星球对物体的万有引力。
Mm mg G 2 r
GM gr
2
练习
假如把地球上的体育器械搬到质量和半径均为地球两倍的星球
上进行比赛，那么运动员与在地球上的比赛相比（不考虑星球 自转和空气阻力影响），下列说法正确的是（ ABC ） A. 举重运动员的成绩会更好 B. 立定跳远成绩会更好
用万有引力定律发现未知天体 1、1781年人们发现了天王星的运行轨道与 万有引力定律推测的结果有一些偏差…… 1845年英国亚当斯和法国天文学家勒维 耶据各自独立用万有引力定律计算出“海王 星”的轨道。 1846年9月23日德国伽勒发现 了“海王星”。 2、1705年英国哈雷计算了 “哈雷彗星”的 轨道并正确预言了它的回归。 3、1930年3月14日人们发现了 “冥王星”。
M V
练习1
若已知某行星绕太阳公转的轨道半径为r, 公转周期为T,引力常量为G，则由此可求 出（ ） A、行星的质量 B、太阳的质量 2 3 4 r C、行星的密度 M 2 GT D、太阳的密度
B
利用
求解问题时，该式与旋转体质量m无关，与中心体质量M有关。 F引 F 向
任务二：神舟20号飞船在海王星的近地 轨道完成匀速圆周运动
C. 跳水运动员在空中完成动作时间更长
D. 射击运动员的成绩会更好
任务四：你知道当初人们是如何发现 海王星的吗？
理论轨道 实际轨道
亚当斯[英国]
勒维耶[法国]
发现天王 星轨道偏 离
理论计算预测 新行星轨道
实际观测 验证结果
海王星的发现
英国剑桥大学的学生，23岁的亚当斯，经过计算， 提出了新行星存在的预言．他根据万有引力定律和天 王星的真实轨道逆推，预言了新行星不同时刻所在的 位置． 同年，法国的勒维列也算出了同样的结果，并把 预言的结果寄给了柏林天文学家加勒． 当晚（1846.3.14），加勒把望远镜对准勒维列预言的 位置，果然发现有一颗新的行星——就是海王星.
高一物理必修件万有引力理论的成就
宇宙演化的未来与万有引力的关系
宇宙的膨胀与收缩
01
万有引力与暗能量之间的竞争将决定宇宙未来的命运，是继续
膨胀还是最终收缩。
天体的演化与归宿
02
万有引力影响着恒星的演化过程以及最终归宿，如白矮星冷却
、中子星自转减慢等。
新物理理论的探索
03
对万有引力的深入研究将有助于揭示宇宙演化的奥秘，并推动
新物理理论的发展。
万有引力在现代物理学中的应用前景
宇宙学研究
天体物理学应用
万有引力理论是研究宇宙大尺度结构、星 系形成和演化等宇宙学问题的基础。
万有引力在天体物理学中应用于研究恒星 、行星、黑洞等天体的形成和演化过程。
引力波天文学
统一场论的研究
随着引力波探测技术的发展，万有引力在 引力波天文学中将发挥重要作用，有助于 揭示宇宙的奥秘。
高一物理必修件万有
引力理论的成就
汇报人：XX
20XX-01-23
• 引言 • 万有引力定律 • 万有引力与天体运动 • 万有引力与宇宙演化 • 万有引力与现代物理学的发展 • 万有引力理论的成就与意义
目录
01
引言
万有引力理论的提
牛顿的苹果故事
传说中牛顿因观察到苹果落地而引发 了对万有引力的思考，进而提出了万 有引力定律。
05
万有引力与现代物理学的发
展
现代物理学的发展概述
1 2
经典物理学的危机
19世纪末，经典物理学在解释黑体辐射、光电效 应等现象时遇到困难，引发了物理学危机。
量子力学的诞生
20世纪初，普朗克、爱因斯坦、玻尔等科学家提 出量子理论，奠定了量子力学基础。
3
相对论的提出
爱因斯坦在20世纪初提出狭义相对论和广义相对 论，对经典物理学进行了深刻改造。
万有引力理论的成就-图
16世纪
哥白尼提出日心说，开普勒发 现行星运动三定律。
19世纪
拉普拉斯和勒维耶等科学家进 一步发展了万有引力理论，提 出了天体运动的一般规律。
21世纪
科学家们继续探索万有引力理 论的更深层次，如量子引力理 论等。
万有引力理论在科学史上的地位
01
万有引力理论是经典力学的重要组成部分，是物理学发展的基 石之一。
促进物理学其他领域的发展
万有引力理论在物理学中的广泛应用，推动了物 理学其他领域的发展，如电磁学、相对论和量子 力学。
指导实验设计和数据分析
在物理实验中，万有引力理论为实验设计和数据 分析提供了重要的理论依据，帮助物理学家更好 地理解和解释实验结果。
地球科学中的应用
地球重力测量
通过测量地球表面不同地点重力 加速度的变化，科学家可以推断 地球内部的结构和密度分布。
万有引力理论作为经典力学的重要组成部分，其发展完善将进一步 推动物理学的发展，促进人类对自然界的认识，将为未来的科技发展提供重要的理论支 持和应用基础，如太空探测、导航定位等。
05
万有引力理论的影响与启示
对科学发展的影响
奠定经典力学基础
万有引力理论完善了牛顿三定律，使经典力学体系更加完整。
感谢您的观看
THANKS
万有引力理论的未来发展方向
01
广义相对论的进一步研究
爱因斯坦的广义相对论是现代物理学中描述万有引力最成功的理论，但
仍然有一些未解之谜和需要进一步研究的问题，如黑洞、虫洞等。
02
引力波探测
引力波是广义相对论的一个重要预言，探测到引力波将为广义相对论提
供强有力的实验证据，同时也有助于我们更深入地了解宇宙的奥秘。
发现未知天体
第二十天万有引力理论的成就
第二十天：万有引力理论的成就万有引力定律的内容的考点：1、预言彗星的回归，发现未知天体；2、根据已知量计算出天体的质量；3、计算中心天体的质量和密度；4、已知近地表运行周期求密度；5、已知地月/卫系统常识可以求出的物理量；6、不同纬度的重力加速度；7、其他星球表面的重力加速度；8、在地球上空距离地心r=R+h 处的重力加速度； 9、天体自转对自身结构及表面g 的影响；10、不计自转，万有引力与地球表面的重力加速度。
知识点1：万有引力理论的成就一、“称量”地球的质量解决思路：若不考虑地球自转的影响，地球表面的物体的重力等于地球对物体的引力。
解决方法：mg ＝G mm 地R2。
得到的结论：m 地＝gR 2G ，只要知道g 、R 、G 的值，就可计算出地球的质量。
知道某星球表面的重力加速度和星球半径，可计算出该星球的质量。
二、计算天体的质量解决思路：质量为m 的行星绕阳做匀速圆周运动时，行星与太阳间的万有引力充当向心力。
解决方法：Gmm 太r 2＝m 4π2T2r 。
得到的结论：m 太＝4π2r 3GT 2，只要知道引力常量G ，行星绕太阳运动的周期T 和轨道半径r 就可以计算出太阳的质量。
已知引力常量G ，卫星绕行星运动的周期和卫星与行星之间的距离，可计算出行星的质量。
运用万有引力定律，不仅可以计算太阳的质量，还可以计算其他天体的质量。
以地 球质量，月球的已知量为例，介绍几种计算天体质量的方法。
海王星的发现：英国剑桥大学的学生亚当斯和法国年轻的天文学家勒维耶根据天王星的观测资料，利用万有引力定律计算出天王星外“新”行星的轨道。
1846年9月23日，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”。
这就是海王星。
其他天体的发现：海王星的轨道之外残存着太阳系形成初期遗留的物质，近100年来，人们发现了冥王星、阋神星等几个较大的天体。
五、预言哈雷彗星回归英国天文学家哈雷计算了1531年、1607年和1682年出现的三颗彗星的轨道，他大胆预言这三颗彗星是同一颗星，周期约为76年，并预言了这颗彗星再次回归的时间。
万有引力理论的成就l
间观测遥远恒星时得到了验证，被称为“爱因斯坦十字”。
量子引力理论的探索
量子引力理论的提出
为了将万有引力理论与量子力学相结合，物理学家们提出了量子引力理论。该理论试图描 述在极小尺度上引力的量子效应。
弦理论
弦理论是一种量子引力理论的候选者，它认为物质的基本组成不是点状的粒子，而是像琴 弦一样的振动模式。弦理论试图统一广义相对论和量子力学。
根据万有引力理论和地球绕太阳 公转的规律，设计卫星的太阳同 步轨道，使得卫星能够始终保持 在地球阳照面，适用于遥感、气
象需求，如深空探测、 星座组网等，利用万有引力理论 设计复杂的卫星轨道，包括椭圆
轨道、双曲线轨道等。
火箭发射与返回技术
发射窗口选择
根据万有引力理论和天体运动规 律，计算火箭发射的最佳时间窗 口，确保火箭能够顺利进入预定
万有引力常数
万有引力常数G是自然界中一种重要 的物理常数，它在万有引力定律中作 为比例系数出现。
G的数值很小，约为6.67430×10^-11 m^3 kg^-1 s^-2，但它的精确测量对 于验证万有引力定律和研究天体物理等 领域具有重要意义。
万有引力的适用范围
万有引力定律适用于任何两个物体之间 的引力计算，无论它们的质量、形状和
爱因斯坦的广义相对论
爱因斯坦在1915年提出了广义相对论，其中包含了对万有引力理论的 修正。广义相对论将引力描述为时空的弯曲，而非牛顿理论中的超距作 用。
引力红移
广义相对论预测了引力红移现象，即强引力场中的光波长会变长，频率 会降低。这种现象在太阳光谱和其他恒星光谱中得到了验证。
03
光线偏折
广义相对论还预测了光线在强引力场中的偏折现象。这种现象在日食期
THANKS
万有引力理论的成就
万有引力理论的成就
匀速圆周运动
1、确定轨迹圆心、受力分析
借助于物理学，人们可以了解到无法用仪器直接测定
的物理量，使人类对自然界的认识更完善
“
科学真是迷人。根据零星的事实，增添一点猜
Байду номын сангаас
想，竟能赢得那么多收获
”
计算中心天体质量
计算中心天体质量
忽略自转：
计算中心天体质量
计算中心天体质量
月亮
计算中心天体密度
利用近地卫星周期求中心天体密度
卫星轨道分析
卫星轨道分析
卫星轨道分析
1、绑定性：
2、变化趋势：
半径大三度小周期长
计算中心天体质量
计算中心天体密度
卫星轨道分析
匀速圆周运动
1、确定轨迹圆心、受力分析
借助于物理学，人们可以了解到无法用仪器直接测定
的物理量，使人类对自然界的认识更完善
“
科学真是迷人。根据零星的事实，增添一点猜
Байду номын сангаас
想，竟能赢得那么多收获
”
计算中心天体质量
计算中心天体质量
忽略自转：
计算中心天体质量
计算中心天体质量
月亮
计算中心天体密度
利用近地卫星周期求中心天体密度
卫星轨道分析
卫星轨道分析
卫星轨道分析
1、绑定性：
2、变化趋势：
半径大三度小周期长
计算中心天体质量
计算中心天体密度
卫星轨道分析
7.3万有引力理论的成就课件(22张PPT)
G
m1m 2
2r 、G m1m 2 =m (2πf)2r ,r +r =L,
=m
(2πf)
1
1
2
2
1 2
L2
L2
2 2 3
4
f L ,故选项A错误,选项B正确;
联立解得:m1+m2=
G
v1=2πfr1、v2=2πfr2解得v1+v2=2πfL,故选项C正确;
各自的自转角速度无法估算,故选项D错误。 【正确答案】BC
1、英国亚当斯和法国勒维耶。根据天
哈雷依据万有引力定律，发现 1531 年、
王星的观测资料，利用万有引力定律
1607 年和 1682 年出现的这三颗彗星轨
计算出这颗“新”行星的轨道。德国
道看起来如出一辙，他大胆预言，这三
的伽勒在勒维耶预言的位置附近发现
次出现的彗星是同一颗星，周期约为 76
了这颗行星，人们称其为“笔尖下发
）
【典例6】宇航员站在某星球的一个斜坡上，以初速度v0水平扔出一个小球，经过时
间t小球落在斜坡上，经测量斜坡倾角为 θ，星球半径为R，引力常量为G，求星球的
质量。
【解析】小球位移偏向角为θ：
v0
tan
ϴ
y
x
g
2v0 tan
t
G
Mm
mg
R2
2v0 R 2 tan
M
Gt
专题：双星题型
定点做周期相同的匀速圆周运动。根据宇宙大爆炸理论，双星间的距离在缓
慢增加，设双星仍做匀速圆周运动，则下列说法正确的是（
）
A．双星相互间的万有引力增大
B．双星做圆周运动的周期增大
m1m 2
2r 、G m1m 2 =m (2πf)2r ,r +r =L,
=m
(2πf)
1
1
2
2
1 2
L2
L2
2 2 3
4
f L ,故选项A错误,选项B正确;
联立解得:m1+m2=
G
v1=2πfr1、v2=2πfr2解得v1+v2=2πfL,故选项C正确;
各自的自转角速度无法估算,故选项D错误。 【正确答案】BC
1、英国亚当斯和法国勒维耶。根据天
哈雷依据万有引力定律，发现 1531 年、
王星的观测资料，利用万有引力定律
1607 年和 1682 年出现的这三颗彗星轨
计算出这颗“新”行星的轨道。德国
道看起来如出一辙，他大胆预言，这三
的伽勒在勒维耶预言的位置附近发现
次出现的彗星是同一颗星，周期约为 76
了这颗行星，人们称其为“笔尖下发
）
【典例6】宇航员站在某星球的一个斜坡上，以初速度v0水平扔出一个小球，经过时
间t小球落在斜坡上，经测量斜坡倾角为 θ，星球半径为R，引力常量为G，求星球的
质量。
【解析】小球位移偏向角为θ：
v0
tan
ϴ
y
x
g
2v0 tan
t
G
Mm
mg
R2
2v0 R 2 tan
M
Gt
专题：双星题型
定点做周期相同的匀速圆周运动。根据宇宙大爆炸理论，双星间的距离在缓
慢增加，设双星仍做匀速圆周运动，则下列说法正确的是（
）
A．双星相互间的万有引力增大
B．双星做圆周运动的周期增大
万有引力理论的成就
答案：A
2．(对应要点二)已知引力常量G，那么在下列给出的各种情
境中，能根据测量的数据求出火星平均密度的是 ( )
A．在火星表面使一个小球做自由落体运动，测出下落的 高度H和时间t B．发射一颗贴近火星表面绕火星做圆周运动的飞船，测
出飞船的周期T
C．观察火星绕太阳的圆周运动，测出火星的直径D和火 星绕太阳运行的周期T D．发射一颗绕火星做圆周运动的卫星，测出卫星离火星 表面的高度H和卫星的周期T
总结: 应用万有引力定律可以计算天体的质量: 2 2 Mm mv 4 Mm 2 G 2 m r m 2 r G 2 mg r r T R
三、计算天体的密度
4 r Mm 2 M G 2 m r 2 GT r T M ρ V 若环绕天体m接近中心天体 4 3 V R M 表面飞行则密度多少？ 3
万有引力理论的成就
万有引力提供天体做圆周运动的向心力
万有引力定律对物理学、天文学的发展具有深 远的影响；它把地面上物体运动的规律和天 体运动的规律统一起来；对科学文化发展起 到了积极的推动作用，解放了人们的思想， 给人们探索自然的奥秘建立了极大信心，使 人们有能力理解天地间的各种事物。时至今 日，数千颗人造卫星正在按照万有引力定律 为它们设定的轨道绕地球运转着。所以没有 万有引力定律，就没有今天的天空漫步，当 然也没有卫星通信时代了。以至于阿波罗8号 从月球返航的途中，当地面控制中心问及 “是谁在驾驶”的时候，指令长这样回答： “我想现在是牛顿在驾驶。”
2 3
2
3r 3 3 GT R
3
r=R
3 3 GT
练习三
一艘宇宙飞船飞近一个不知名的行星，并进入靠 近该行星表面的圆形轨道，宇航员进入预定的考 察工作，宇航员能不能仅用一只表通过测定时间 来测定该行星的密度？说明理由及推导过程
万有引力理论的成就课件(上课用)
地球形状和大小的测定
通过测量重力分布确定地球形状
万有引力理论表明，重力分布与地球形状密切相关。通过全球范围内的重力测量，科学家们发现地球并非完美的 球体，而是略微扁平的椭球体。
利用卫星观测数据精确测定地球大小
卫星观测技术的发展为地球大小的精确测定提供了有力支持。通过卫星对地球表面的高精度测量，科学家们能够 准确计算出地球的赤道半径、极半径以及地球的平均半径。
万有引力理论与现代宇宙学的关系
广义相对论与宇宙学
爱因斯坦的广义相对论为现代宇宙学提供了理论框架。广 义相对论描述了引力如何影响时空结构，从而影响了宇宙 的演化。
万有引力理论与宇宙起源
万有引力理论可以解释天体之间的相互作用，包括星系、 恒星和行星的形成和演化。这些过程对于理解宇宙的起源 和演化具有重要意义。
实验结果
光线偏折实验的结果与广义相对论的理论预测非常一致，从而进一步验证了万有引力理论的正确性。该 实验不仅证实了光线在强引力场中的偏折现象，也为广义相对论的其他预测提供了有力的支持。
万有引力波探测实验
实验原理：万有引力波探测实验是通 过探测宇宙中的万有引力波来验证万 有引力理论的一种实验方法。万有引 力波是由于大质量天体（如黑洞、中 子星等）的加速运动而产生的时空扰 动，其存在是广义相对论的一个重要 预测。
实验过程：在实验中，观测者需要使 用高灵敏度的探测器来探测宇宙中的 万有引力波。当万有引力波经过探测 器时，会引起探测器的微小形变，从 而产生可观测的信号。通过测量这些 信号的特征和强度，可以推断出产生 万有引力波的天体的性质和距离等信 息。
实验结果：近年来，多个万有引力波 探测实验已经成功探测到了来自双黑 洞、双中子星等天体合并产生的万有 引力波信号。这些实验结果不仅直接 证实了万有引力波的存在，也为广义 相对论的正确性提供了强有力的支持 。同时，这些实验结果也开启了宇宙 学研究的新篇章，为我们更深入地理 解宇宙的结构和演化提供了重要的线 索。
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地球半径： R = 6400km
引力常量：
Ｇ=6.67×10-11Nm2/kg2
mg
G
Mm R2
M gR2 G
问题二 如何知道一个未知天体的质量?
M gR2 G
卫星
２
Mm G r2
m
2
T
r
未知
天体
M 4 2r3
GT 2
说明：此方法只能求解中心天体质量，而不 能求解环绕天体质量
课堂训练
太阳光经500s到达地球，地球的半径为6400km， 试估算太阳的质量。 （已知Ｇ=6.67×10-11Nm2/kg2 ，光速v=3×108m/s， 取一位有效数字）
问题三 如何知道一个天体的密度?
V 4 R3
3 ρ M
V
课堂训练
一艘宇宙飞船飞一个不知名的行星，并进入靠 近该行星表面的圆形轨道，宇航员进入预定的考 察工作，宇航员能不能仅用一只表通过测定时间 来测定该行星的密度？说明理由及推导过程
发现未知天体
问题1:应用万有引力定律除可以计算天体 的质量外,还可以在天文学上有什么作用?
万有引力理论的成就
复习 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、周期的关系式
2 万有引力定律公式：
３万有引力和重力的关系是什么？重力加速度 的决定式是什么？
“科学真是迷人”－测地球的质量
问题一 如果要知道地球的质量，应该知道哪 些条件？
地表重力加速度:g = 9.8m/s2
问题2:应用万有引力定律发现了哪些行星?
问题3:人们是怎样应用万有引力定律来发 现未知天体的?