7.4万有引力的成就
万有引力理论的成就_课件
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。
《万有引力理论的成就》课件
本课件将介绍万有引力理论的丰功伟绩，以及其对现代物理学的重要性。
引言
万有引力理论自17世纪诞生以来，为人类对宇宙的理解提供了不竭的动力。 本文将介绍引力理论的创立者、基本概念以及其众多的应用领域。
万有引力理论的提出者
伽利略
通过实验和观察，提出了自由落体的定律，为后续的引力研究奠定了基础。
开普勒
通过大量观测数据，总结出了行星运动的三大定律，揭示了行星运动背后的引力机制。
牛顿
在伽利略和开普勒的基础上，提出了万有引力定律，为引力理论树立了坚实的数学基础。
万有引力理论的基本概念
引力常数
万有引力的力量大小由引力常数 决定，是描述物体间相互作用力 的重要参数。
质量
物体的质量决定了它产生的引力 大小，质量越大，引力越强。
万有引力理论的推广
爱因斯坦的相对论
爱因斯坦的相对论推翻了牛顿普适的引力理论，提出了 新的引力观念，给物理学带来了革命性的变革。
引力波的发现
科学家们成功探测到引力波，这一发现进一步验证了万 有引力理论，并为宇宙研究带来了全新的突破。
结论
万有引力理论是现代物理学的基石，无处不在。 从伽利略到爱因斯坦，科学家们通过不断发展和创新，推进了引力理论的进程。 引力理论的不断壮大为人类探索宇宙提供了坚实的基础。
距离
物体间的距离越近，引力越强， 距离越远，引力越弱。
万有引力理论的应用
1
火箭发射的计算
2
万有引力理论帮助科学家计算出火箭的速度
和轨道，实现了人类登上太空的壮举。
3
行星运动的研究
万有引力理论对行星运动轨道、引力相互作 用的解释以及天体物理学研究提供了重要依 据。
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
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。
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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。
高一物理第七章第四节万有引力理论的成就课件 人教版 必修2
7.3 × 10 3 3 2 (1.7 × 10 × 10 )
22
g月约为地球表面重力加速度的1/6。在 月球上人感觉很轻。习惯在地球表面行走的 人，在月球表面行走时是跳跃前进的。
2．答：在地球表面，对于质量为m的物体有：
M 地m G = mg 2 R地
得
M地 g=G 2 R地
对于质量不同的物体，得到的结果是相同 的，即这个结果与物体本身的质量无关。又根 据万有引力定律：
三、发现未知天体
海王星、冥王星的发现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 年轻的物理学的尊敬。从此以后，这门自 然科学成了巨大的精神王国…… ”
总结
1、在一些天体计算的题目中，常存在着一些隐 含条件，应加以利用。如在地球表面物体受到 地球的引力近似等于重力
有引力.
2.了解万有引力定律在天文学中具有的重要 意义.
• 课堂练习： • 1. P74 《问题与练习》2
• 课堂作业： • P74 《问题与练习》1、3、4
7．4 万有引力成就 问题与练习参考解答：
M 月m G = mg 月 2 1．解：在月球表面有 R月
M月 得 g 月= G 2 =6.67×10-11× R月
一、实验室称量地球的质量
若不考虑地球自转的影响，地面上的物体的重力 等于地球对它的引力。
Mm mg＝G 2 R
gR M＝ G
2
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 自己的实验说成是“称量地球的重量”是不无道理的。 卡文迪许被称为“第一个称量地球质量的人”！ 问题：我们为什么不考虑地球自传的影响呢？
7.3万有引力理论的成就
海王星
冥王星
四、预测哈雷彗星的回归
牛顿还用月球和太阳的万有引力解释了潮汐现象，用万有引力定律和其他力学 定律，推测地球呈赤道处略为隆起的扁平形状。
诺贝尔物理学奖获得者，物理学家冯·劳厄说： “没有任何东西像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尊敬。从此以后， 这门自然科学成了巨大的精神王国…… ”
思考：重力加速度法可以测出地球质量，能测出太阳质量吗？
2.环绕天体法（借助外援法）
测出卫星绕中心天体做匀速圆周运动的半径r和周期T.
(只能求中心天体质量)
√
√
√ √
三、发现未知天体
亚当斯和勒维耶
在1781年发现的第七个行星—天王星的运 动轨道，总是同根据万有引力定律计算出来的 有一定偏离.当时有人预测，肯定在其轨道外还 有一颗未发现的新星,这就是后来发现的第八大 行星—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文爱好者勒维耶根据天 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.
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 附近发现了这颗行星——海王星.
1930年，汤博发现了太阳系的后来曾被称为第九大行星的冥王星. 海王星、 冥王星的发现最终确立了万有引力定律的地位，也成为科学史上的美谈。
二、计算天体的质量和密度
1.重力加速度法（自力更生法）
已知天体表面的重力加速度g和天体半径R.
G的测出赋予万有引力定律以生命，卡文迪许 被誉为“第一个测出地球质量的人”
针对训练1.宇航员在月球表面将一片羽毛和一个铁锤从同一高度
由静止同时释放，二者几乎同时落地.若羽毛和铁锤是从高度为h 处下落，经时间t落到月球表面.已知引力常量为G，月球的半径 为R.求：(不考虑月球自转的影响) (1)月球表面的自由落体加速度大小g月；(2)月球的质量M；
万有引力的成就
03
促进物理学与其他学科的交叉研究
万有引力定律在物理学与其他学科的交叉研究中发挥了重要作用，如引
力波探测、宇宙学等领域的深入研究。
对人类文明的影响
推动科技发展
万有引力定律的发现和应用推动了科技的发展，如航天技术、卫 星通信等领域的进步。
促进人类探索未知领域
万有引力定律激发了人类探索未知领域Байду номын сангаас热情，推动了深空探测、 宇宙探索等领域的深入研究。
ERA
牛顿的生平简介
1
牛顿出生于1643年，是英国物理学家、数学家和 天文学家。
2
他在1687年发表了《自然哲学的数学原理》，其 中提出了万有引力定律。
3
牛顿的研究领域还包括光学、力学和微积分学等。
万有引力定律的提
01
万有引力定律指出，任何两个物 体都受到相互之间的引力，大小 与它们的质量成正比，与它们之 间距离的平方成反比。
05
万有引力定律的局限性
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW
ERA
相对论对万有引力定律的修正
相对论提出等效原理和广义协变原理，对万有引 力定律进行了修正，建立了广义相对论。
广义相对论成功地解释了水星近日点的进动和引 力透镜现象，预言了引力波的存在。
相对论还提出了黑洞和宇宙演化等重要概念，为 现代天文学和宇宙学的发展奠定了基础。
建筑结构分析
工程师在设计和分析建筑 结构时，需要考虑地球的 引力作用，以确保结构的 稳定性和安全性。
气象预报
气象学家利用万有引力定 律计算大气层的运动规律， 预测天气变化和气象灾害。
04
万有引力定律的未来发展
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW
万有引力的成就ppt
伽利略通过实验验证了自由落体的运动规律，为经典力学的发展做出了重要贡 献。
详细描述
伽利略通过实验观察和数学分析，研究了自由落体的运动规律，发现物体下落 的加速度与质量无关，这一发现为牛顿的万有引力定律奠定了基础。
02
万有引力定律的提出
牛顿的生平简介
01
牛顿出生于1643年，是英国物理学家、数学家和天 文学家。
万有引力定律的应用
天体运动的研究
计算天体轨道
万有引力定律是研究天体运动的基础，通过它我们可以计算行星、卫星和彗星的 轨道，预测它们的运动轨迹。
验证宇宙定律
万有引力定律的正确性为广义相对论和宇宙大爆炸理论提供了重要支持，帮助科 学家们验证了宇宙的膨胀和演化理论。
地球的重力研究
测量地球质量
通过万有引力定律，科学家们可以精确地测量地球的质量， 这对于地质学、气象学和地球物理学等领域的研究至关重要 。
04
对后世的影响
对物理学的贡献
奠定经典力学基础
万有引力定律的发现，为经典力学体系提供了重要支撑，使人们 对物体运动规律有了更深入的理解。
推动天文学发展
万有引力定律成功解释了行星运动规律，为天文学领域的研究提供 了有力支持。
促进物理学分支学科的形成
万有引力定律的发现和应用，催生了天体物理学、相对论等物理学 分支学科的发展。
万有引力的成就
目录
• 科学革命的开端 • 万有引力定律的提出 • 万有引力定律的应用 • 对后世的影响 • 总结与展望
01
科学革命的开端
哥白尼的日心说
总结词
哥白尼提出日心说，颠覆了长久以来 地心说的观念，为科学革命奠定了基 础。
详细描述
哥白尼在16世纪初提出了日心说，认 为太阳而不是地球是宇宙的中心，这 一理论打破了传统观念，引发了科学 界对宇宙结构的重新思考。
万有引力理论的成就知识点
万有引力理论的成就知识点
牛顿的万有引力理论被认为是物理学的重要成就之一。
这一理论启发了人们对
物质世界的思想，是人类构建物质模型的基础。
牛顿的万有引力理论源于他解决若干物理问题时的洞见。
他总结出了一些规律，其观念是：天体之间的引力大小与它们的质量成正比，而与彼此的距离成反比，也就是牛顿定律。
他还将微分方程式引入了机械运动中，其中包括弹道和椭圆，而随后将这种方法用于天体引力运动场，因此他彻底改变了人们对物质世界的思维，把物理从一种通过简单的直觉体验去描述运动变化的范畴，发展成一种依赖数学来描述各种物理现象的科学。
牛顿的万有引力理论不仅改变了物理学家探索物质世界的思路，更是进行几何
力学计算的基础，它的贡献远远超出此：在基本物理领域，它为夸克和原子结构的理论发展和实践提供了理论基础；在天文学中，它成为日心说、行星运行和宇宙演化的解释基石；在大橡胶理论、宇宙膨胀等研究方面，它也发挥了积极作用。
牛顿的万有引力理论的成就传承到了现在，也催生了着很多科学发现，我们可
以说，牛顿的万有引力理论为后来几代物理学家提供了无可替代的理论基础，把人类对物质宇宙的探索推向一个新的高度。
高中物理 7.4万有引力理论的成就
例2.通过天文观测到某行星的一个卫星运动的周期为T， 轨道半径为r，若把卫星的运动近似看成匀速圆周运动， 试求出该行星的质量及密度。
卫 星
1.G
Mm r2
m( 2
T
)2 r
M
4 2r 3
GT 2
未
知 天 体
2.G
Mm r2
m
v2 r
M
v2r G
3.G
Mm r2
m 2 r
M
7.4万有引力理论的成就
一．天体质量的计算
“科学真是迷人”－测地球的质量
卡文迪许是第一个测出地球质量的人
例1.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
地球半径： R = 6400km
引力常量：
Ｇ=6.67×10-11Nm2/kg2
mg G Mm R2
M gR2 G
m2
m2
G (
2a)2 G a2
2m
2a 2
2
A
B
C
D
解得：
(4 2)Gm 2a3
若改为正三边形呢？
例7.（1998年全国卷）宇航员站在某一星球表面上的某高处，沿水 平方向抛出一小球。经过时间t，小球落到星球表面，测得抛出点 与落地点之间的距离为L。若抛出时的初速度增大到2倍，则抛出点 与落地点之间的距离为3 L。已知两落地点在同一水平面上，该星 球的半径为R，万有引力常数为G。求该星球的质量M。
小结
一 应用万有引力定律可以计算天体的质量:
G Mm mv2 m 2r m 4 2 r
r2
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．
4 万有引力理论的成就
答案：6×1024kg
二、计算天体的质量 用万有引力定律可算出地球的质量，能否用它算出
太阳的质量呢?
1.地球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球在绕怎样的轨道做什么运动？
D.行星的质量
2.设行星绕恒星的运动轨道是圆，则其运行周期T的 平方与其运动轨道半径R的三次方之比为常量k，那么
k的大小（ B ）
A.只与行星质量有关
B.只与恒星质量有关
C.与行星及恒星的速度都有关
D.以上都不正确
3.若已知太阳的一个行星绕太阳运转的轨道半径为r,
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
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 )
2 T
T r
M F
M
2r 3
G
2 3
v
m
4 r M 2 GT
该表达式与地球（环行天体）质量m有没有关系？
例2.把地球绕太阳的公转看作是匀速圆周运动， 轨道半径约为1.5×1011 m，已知引力常量 G=6.67×10－11 N·m2/kg2，则可估算出太阳的 质量约为 kg。
解析：
F万 =F向
2 2 Mm G 2 = mr ( ) r T
万有引力理论的成就优秀课件
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。
7.3万有引力理论的成就(解析版)
7.3 万有引力理论的成就一、基础篇1.关于万有引力定律应用于天文学研究的历史事实，下列说法正确的是( ) A ．天王星、海王星都是运用万有引力定律，经过大量计算以后发现的B ．18世纪时人们发现太阳的第七颗行星的运动轨道总是同根据万有引力定律计算出来的结果有比较大的偏差，于是人们推测出在这颗行星的轨道外还有一颗行星C ．太阳的第八颗行星是牛顿运用自己发现的万有引力定律，经过大量计算而发现的D ．以上说法都正确解析：选B 天王星是在1781年被发现的，而卡文迪什测出万有引力常量的值是在1789年，在此之前人们还不能用万有引力定律做具有实际意义的计算，A 错误，B 正确；太阳的第八颗行星是在1846年被发现的，而牛顿发现的万有引力定律于1687年发表在牛顿的《自然哲学的数学原理》中，C 错误。
2．（多选）一卫星绕地球做匀速圆周运动，其轨道半径为r ，卫星绕地球做匀速圆周运动的周期为T ，已知地球的半径为R ，地球表面的重力加速度为g ，引力常量为G ，则地球的质量可表示为( )A.4π2r 3GT 2B.4π2R 3GT 2C.gR 2GD.gr 2G解析：选AC 根据G Mm r 2＝m 4π2T 2r ，得M ＝4π2r 3GT 2，则选项A 正确、B 错误；在地球的表面附近有mg ＝G Mm R 2，则M ＝gR 2G，选项C 正确，选项D 错误。
3.（多选）设土星绕太阳的运动为匀速圆周运动，若测得土星到太阳的距离为r ，土星绕太阳运动的周期为T ，引力常量为G ，则根据以上数据可解得的物理量有( )A ．土星线速度的大小B ．土星加速度的大小C ．土星的质量D ．太阳的质量解析：选ABD 由v ＝2πr T 知选项A 正确；由a ＝v 2r ＝r 4π2T 2知选项B 正确；由G mM r 2＝mr 4π2T 2知M ＝4π2r 3GT2，选项C 错误，D 正确。
4．某行星有甲、乙两颗卫星，它们的轨道均为圆形，甲的轨道半径为R 1，乙的轨道半径为R 2，R 2>R 1。
高一物理 7.3 万有引力理论的成就
三、发现未知天体
请阅读课本“发现未知天体”，回答以下问题：
问题1：笔尖下发现的行星 是哪一颗行星？ 问题2：人们用类似的方法 又发现了哪颗行星？
三、发现未知天体
请阅读课本“发现未知天体”，回答以下问题：
问题1：笔尖下发现的行星 是哪一颗行星？
问题2：人们用类似的方法 又发现了哪颗行星？
mg
G
Mm R2
M gR2 G
【变式一】宇航员站在一个星球表面上的某高处h 自由释放一小球，经过时间t落地，该星球的半径 为R，你能求解出该星球的质量吗？
Mm mg G R2
h 1 gt 2 2
M
2hR 2 t 2G
二、天体密度的计算
探究三：如何计算地球的密度？
M
V
V 4 R3
3
M gR2 G
T2
r
M
4 2r3
GT 2
M 3g V 4RG
M V
3r 3
GT 2R3
贴近表面飞行
3
GT 2
海王星
冥王星
诺贝尔物理学奖获得者，物理学 家冯·劳厄说：
“没有任何东西像牛顿引力理论 对行星轨道的计算那样，如此有力地 树立起人们对年轻的物理学的尊敬。 从此以后，这门自然科学成了巨大的 精神王国…… ”
科学史上的一段佳话
当时有两个青年--英国的亚当斯(Adams）和法国 的勒威耶（Le Verrier）在互不知晓的情况下分别进 行了整整两年的工作。1845年亚当斯先算出结果，但 格林尼治天文台却把他的论文束之高阁。1846年9月 18日，勒威耶把结果寄到了柏林，却受到了重视。柏 林天文台的伽勒（J.G.Galle）于第二天晚上就进行了 搜索，并且在离勒威耶预报位置
万有引力理论的成就知识点
万有引力理论的成就知识点万有引力理论是由英国物理学家牛顿于17世纪提出的，被誉为物理学史上的伟大成就之一、它描述了地球上任何两个物体之间的引力相互作用，并说明了这种引力如何影响天体的运动，以及宇宙中天体的分布和演化。
在这篇文章中，我将详细介绍万有引力理论的成就，并提供一些相关的知识点以加深理解。
一、牛顿的贡献：1.引力定律：牛顿提出了引力定律，即任何两个物体之间的引力与它们的质量成正比，与它们之间的距离的平方成反比。
这个定律可以用数学公式表示为F=G*(m1*m2)/r^2，其中F是引力，m1和m2分别是两个物体的质量，r是它们之间的距离，G是引力常数。
2.万有引力理论：牛顿根据引力定律推导出了万有引力理论，即地球上的万有引力与天体运动之间的关系。
根据这个理论，地球上的物体受到地心引力的作用，而天空中的天体则遵循太阳引力的作用。
牛顿还利用这个理论成功地阐述了行星和卫星的运动规律。
3.数学工具：为了解释和计算天体的运动，牛顿引入了微积分和微分方程等数学工具。
他使用几何方法研究了天体运动的几何性质，并利用微积分的方法推导出了它们的运动方程。
二、通过万有引力理论测量地球质量与引力常数：1.测量地球质量：牛顿利用万有引力理论提出了一种新的方法来测量地球的质量。
他假设地球是一个规则的球体，并利用引力定律计算了重力加速度。
然后，他利用观测到的物体在地球表面上自由下落的加速度，通过公式g=G*(M/r^2)计算地球的质量M，其中g是重力加速度，r是物体与地心的距离。
2.测量引力常数：利用万有引力理论，牛顿还尝试测量引力常数G的数值。
他设想用一个摆锤的实验来测量G，但由于当时实验条件的限制，他没有能够得到准确的数值。
然而，他的方法为后来的科学家提供了一个重要的思路，进一步研究和测量引力常数。
三、应用万有引力理论解释天体运动：1.行星运动：万有引力理论成功地解释了行星的运动。
根据牛顿的理论，行星绕太阳运动的轨道是椭圆形状，并且根据行星的质量和距离可以计算出它们的运动速度和周期。
万有引力理论的成就-课件
准确性。
3
开普勒
观测行星运动，发现了行星轨道规律， 并证明了万有引力定律。
万有引力理论的应用
日地运动
解释了地球绕太阳运 动的规律，导致季节 变化等气候现象。
行星运动
解释了行星绕太阳的 轨道及行星间的相对 位置。
卫星轨道
计算和控制卫星在地 球轨道上的飞行路径 和速度。
地球重力
牵引物体朝向地心， 决定物体在地球表面 的重量。
万有引力理论的局限性
1 狭义相对论的挑战
对于高速运动和强引力环境下的物体，牛顿力学无法准确描述。
2 暗物质和暗能量的未知
目前对于宇宙中存在的暗物质和暗能量的本质和性质还没有完全理解。
结论
万有引力理论对现代物理学做出了重要贡献，并成为了探索宇宙奥秘和未知 领域的起点。我们仍然面临着挑战，但也期待着未来更深入的探索。
描述物体运动的基本规律， 包括惯性、力和作用反作用 原理。
牛顿运动பைடு நூலகம்律
解释物体受力后的加速度变 化，以及力和质量的关系。
牛顿万有引力定律
描述物体之间的引力与质量 和距离的关系，解释了宇宙 中的万有引力现象。
证明万有引力定律的实验
1
费马
通过勾股定理和光学原理，证明了万有
胡克
2
引力定律的数学形式。
通过钟摆实验，验证了万有引力定律的
万有引力理论的成就
万有引力理论是一项伟大的科学成就，它深刻影响了人们对于宇宙的认识。 让我们一起探索这一理论的奥秘和重要性。
简介
万有引力理论是描述物体之间相互作用的力，由英国科学家牛顿在17世纪提 出。这一理论的重要性在于它解释了宇宙中的运动规律，并奠定了经典物理 学的基础。
牛顿力学的贡献
牛顿三定律
万有引力理论的成就
万有引力理论的成就自古以来，人类对于宇宙中万物运动的规律一直充满了好奇与探索。
而伟大科学家牛顿的发现，令人耳目一新的万有引力理论，为人类揭开了宇宙奥秘的一道大门。
本文将重点探讨万有引力理论的成就，并对其对科学研究和日常生活的影响进行分析。
一、发现万有引力理论的牛顿伊萨克·牛顿，17世纪英国著名物理学家和数学家，被誉为“自然科学皇冠上最辉煌的明珠”。
在1665年至1666年牛顿在家等待着大规模瘟疫解除的这段时间里，开始了对万有引力的思考，并于1666年发表了他的第一个最重要的科学论著《自然哲学的数学原理》。
在这本著作中，牛顿提出了万有引力理论。
他认为，地球上的万物都受到了一种相互吸引的力量的支配，而这个力量就是“引力”。
在此基础上，牛顿进一步研究了行星运动规律，并成功解释了行星轨道的形状和运动速度等问题。
这一伟大的发现，使牛顿成为了科学史上的巨人，并为其之后的科学研究立下了坚实的基础。
二、1. 解释了行星运动规律牛顿的万有引力理论为解释行星运动的规律提供了重要的线索。
他根据开普勒的定律和他自己的引力理论，成功预测了行星运动的轨迹以及行星与太阳的相互作用。
这一成就使得人们对行星运动的规律有了更深入的理解，并进一步推动了天文学的发展。
2. 揭示了物体运动的规律牛顿的万有引力理论不仅适用于天体运动，还适用于物体在地球上的运动。
根据牛顿的第二定律和万有引力理论，人们可以计算出物体在重力作用下的运动速度，这为工程学和机械学的发展提供了基础。
例如，设计建造桥梁和飞机等工程项目时，人们可以利用这些理论来计算负荷、强度和稳定性等问题。
3. 促进了科学方法的发展万有引力理论作为自然科学的重要组成部分，为科学方法的发展做出了贡献。
牛顿的理论是基于大量的实验观察和数学推导得出的，并通过实验验证取得了成功。
这种基于观察和实验的科学方法为后来的科学研究提供了范例和指导，成为了现代科学方法的基石。
三、万有引力理论的影响1. 深化了人们对宇宙的认知万有引力理论的提出，揭示了地球和天体之间的相互作用，使人们对宇宙的结构和运动规律有了更清晰的认识。
高一下期物理必修2教案7.4 万有引力的成就
高中物理课堂教学教案年月日课题§7.4万有引力的成就课型新授课（1课时）教学目标1．知识与技能：(1)了解地球表面物体的万有引力两个分力的大小关系，计算地球质量；(2)行星绕恒星运动、卫星的运动的共同点：万有引力作为行星、卫星圆周运动的向心力，会用万有引力定律计算天体的质量；(3)了解万有引力定律在天文学上有重要应用。
2．过程与方法：(1)培养学生根据数据分析找到事物的主要因素和次要因素的一般过程和方法；(2)培养学生根据事件的之间相似性采取类比方法分析新问题的能力与方法；(3)培养学生归纳总结建立模型的能力与方法。
3．情感态度与价值观：(1)培养学生认真严禁的科学态度和大胆探究的心理品质；(2)体会物理学规律的简洁性和普适性，领略物理学的优美。
教学重点、难点1．教学重点及其教学策略：重点：地球质量的计算、太阳等中心天体质量的计算教学策略：通过数据分析、类比思维、归纳总结建立模型来加深理解。
2．教学难点及其教学策略：难点：根据已有条件求中心天体的质量教学策略：通过类比思维、归纳总结建立模型来加深理解。
教学方法探究、讲授、讨论、练习教学手段教具准备录像资料、多媒体课件R M G θ m wr F 向 F 引 教 学 活 动导入新课.万有引力常量的测出的物理意义.答：使万有引力定律有了其实际意义，可以求得地球的质量等.万有引力常量一经测出，万有引力定律对天文学的发展起了很大的推动作用，这节课我们来讨论万有引力定律在天文学上的应用.新课教学一、地球质量 1、练习计算：《中华一题》已知：M 地= m= R=求：（1）万有引力（2）物体随地球自转的向心力（3）比较可得什么结论？2、了解地球表面物体的重力与地球对物体的万有引力的关系。
多媒体投影图：物体m 在纬度为θ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。
给出数据：地球半径R 、纬度θ（取900）、地球自转周期T ，计算两个分力的大小比值，引导学生得出结论：向心力远小于重力，万有引力大小近似等于重力。
7.3万有引力理论的成就
结论：测出行星的公转周期Ｔ和它与太阳的
距离r，就可以算出太阳的质量。
乾安县第七中学物理组
已知太阳与地球间的平均距离约为1.5×1011m，你能估算太阳的质量吗？换 用其他行星的相关数据进行估算，结果会相近吗？为什么？
同样的道理，如果已知卫星绕行星运动的周期和卫星与行星之 间的距离，也可以算出行星的质量。
思考2：能用“称量”地球质量 解析：设M是太阳质量，m是某个行星的质
计
的方法“称量”太阳吗？ 怎样 才能得到太阳的质量?
量，r是行星与太阳之间的距离，ω是行星公 转角速度.
算 天
F引 F向
体 的
G
Mm r2
mr 2
2
T
质 量
太阳
G
Mm r2
4 2mr
T2
太阳的质量
M＝
4 2r 3
GT 2
行星绕太阳做匀速圆周运动
3
万有引力理论的成就
？ 问题
在初中，我们已经知道物体的质量可以用天平来测 量，生活中物体的质量常用电子秤或台秤来称量。对于 地球，我们怎样“称量”它的质量呢？
思考1：卡文迪许为什么把他自 解析：若不考虑地球自转的影响，地面上质
称 己的实验说成是“称量地球的重 量为m的物体所受的重力mg等于地球对它的引
量 量”？ 地 球 的 质
r Fn m
F引 θ G
MR
力。 由此解出
mg
G
Mm R2
M＝ gR 2 G
量
w
地球表面物体的重力与地球对它 的万有引力的关系
结论：地面的重力加速度g和地球半径Ｒ在卡
文迪许之前就已知道，一旦测得引力常量Ｇ，
就可算出地球质量Ｍ。
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作 业
（一）课本 P74（1）（3） （二）思考题：已知地球的半径为 R，质量为 M 地，月球球心到地球球心的距离 r 月地=60 R，r 8 2 月地=3.8×10 米，月球绕地球运行周期 T=27.3 天，地球对物体的重力加速度 g０=9.8m/s ，试证明地 球对月球的引力和地球对其附近物体的引力是同性质的力，都是万有引力.
探究、讲授、讨论、练习
教具准备 录像资料、多媒体课件
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教 学 活 动
导入新课 .万有引力常量的测出的物理意义. 答：使万有引力定律有了其实际意义，可以求得地球的质量等. 万有引力常量一经测出，万有引力定律对天文学的发展起了很大的推动作用，这 节课我们来讨论万有引力定律在天文学上的应用. 新课教学 一、地球质量 1、练习计算： 《中华一题》 已知：M 地= m= R= 求： （1）万有引力 （2）物体随地球自转的向心力 （3）比较可得什么结论？ m 关 2、了解地球表面物体的重力与地球对物体的万有引力的 r F 向 系。 多媒体投影图：物体 m 在纬度为 θ 的位置，万有引 F 引 力指向地心，分解为两个分力：m 随地球自转围绕地轴 θ G 运动的向心力和重力。 M R 给出数据：地球半径 R、纬度 θ（取 900） 、地球自 转周期 T， 计算两个分力的大小比值， 引导学生得出结论： 向心力远小于重力，万有引力大小近似等于重力。 因此不考虑（忽略）地球自转的影响， mg G 地球质量：
G Mm r
2
2 m r m r T
2
2
中心天体质量 M
4 r
2
3
GT
2
布置作业： 书本《问题与练习》1-4。 板书设计 一、地球质量 M 地球表面，不考虑（忽略）地球自转的影响
mg G Mm R
2
2
地球质量 M
gR G
二、太阳质量——中心天体质量 1、太阳质量 M，行星质量 m， 轨道半径 r——行星与太阳的距离， 行星公转角速度 ω，公转周期 T，则M gR G2源自学 生 活 动Mm R
2
w
二、太阳质量 应用万有引力可算出地球的质量，能否算出太阳的质量多 提问：行星做圆周运动的向心力的来源是什么？ 继续提问：是否需要考虑九大行星之间的万有引力？ 总结：太阳质量远大于各个行星质量，高中阶段粗略计算，不考虑行星之间的万 有引力。 设中心天体太阳质量 M，行星质量 m，轨道半径 r——也是行星与太阳的距离， 行星公转角速度 ω，公转周期 T，则
G Mm r
2
2 m r m r T
2
2
太阳质量 M
4 r
2
3
GT
2
与行星质量 m 无关。 2、建立模型求中心天体质量 三.发现未知天体 万有引力对研究天体运动有着重要的意义.海王星、冥王星就是这样发现的.请同 学们推导：已知中心天体的质量及绕其运动的行星的运动情况，在太阳系中，行星绕 太阳运动的半径 r 为： 根据 F 万有引力=F 向= G
2 T
) r r
2
3
GT
2
M
2
4
教 学 后 记
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G Mm r
2
2 m r m r T
2
2
太阳质量 M
4 r
2
3
GT
2
与行星质量 m 无关。 提问：不同行星与太阳的距离 r 和绕太阳公转的周期 T 都是各不相同的。但是不 同行星的 r、T 计算出来的太阳质量必须是一样的！上面的公式能否保证这一点？ 同理，月亮围绕地球做圆周运动，根据前面的推导我们能否计算地球的质量？ 建立模型：通过围绕天体的运动半径和周期求中心天体的质量。 多媒体投影木星行星围绕木星圆周运动，请学生思考如何测量木星的质量。 三、发现未知天体 请学生阅读课本“发现未知天体” 。 多媒体投影海王星、冥王星图片。
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本课小结： 主要有两个基本知识： 1、地球表面，不考虑（忽略）地球自转的影响，物体的重力近似等于重力
mg G Mm R
2
2
地球质量 M
gR G
2、建立模型求中心天体质量 围绕天体做圆周运动的向心力为中心天体对围绕天体的万有引力， 通过围绕天体 的运动半径和周期求中心天体的质量。
高中物理课堂教学教案 课 题 §7.4 万有引力的成就
年
月
日
课 型
新授课 课时） （1
教 学 目 标
1．知识与技能： (1)了解地球表面物体的万有引力两个分力的大小关系，计算地球质量； (2)行星绕恒星运动、卫星的运动的共同点：万有引力作为行星、卫星圆周运动的向心力，会 用万有引力定律计算天体的质量； (3)了解万有引力定律在天文学上有重要应用。 2．过程与方法： (1)培养学生根据数据分析找到事物的主要因素和次要因素的一般过程和方法； (2)培养学生根据事件的之间相似性采取类比方法分析新问题的能力与方法； (3)培养学生归纳总结建立模型的能力与方法。 3．情感态度与价值观： (1)培养学生认真严禁的电热管科学态度和大胆探究的心理品质； (2)体会物理学规律的简洁性和普适性，领略物理学的优美。
教 学 重 点 、 难 点 教 学 方 法 教 学 手 段
1．教学重点及其教学策略： 重点：地球质量的计算、太阳等中心天体质量的计算 教学策略：通过数据分析、类比思维、归纳总结建立模型来加深理解。 2．教学难点及其教学策略： 难点：根据已有条件求中心天体的质量 教学策略：通过类比思维、归纳总结建立模型来加深理解。
GT
2
Mm r
2
,而 F 万有引力= m (
2 T
) r ,两式联立得：
2
r (
M
2
1
4
)3
在 18 世纪发现的第七个行星——天王星的运动轨道，总是同根据万有引力定律 计算出来的有一定偏离.当时有人预测， 肯定在其轨道外还有一颗未发现的新星.后来，
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亚当斯和勒维列在预言位置的附近找到了这颗新星.后来，科学家利用这一原理还发 现了许多行星的卫星，由此可见，万有引力定律在天文学上的应用，有极为重要的意 义. 四、小结（用.ppt 出示） 这节课我们主要掌握的知识点是： 1.万有引力定律在天文学中的应用，一般有两条思路： (1)F 万有引力=环绕体所需的向心力 (2)地面（或某星球表面）的物体的重力=F 万有引力. 2.了解万有引力定律在天文学中具有的重要意义.
第四节 万有引力理论的成就 一、1.天体质量的计算
G Mm r
2
M
4 r
2
2
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板
M
4 r
2
3
书 设 计
G
GT
2
(只能求出中心体的质量)
2.求某星体表面的重力加速度.
mg G Mm R
2
(R 为星体的半径)
二、发现未知天体： （已知中心体的质量及环绕体的运动）
Mm r
2
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