2017-2018学年人教版必修二 第六章第四节 万有引力理论的成就 教案
2017-2018学年人教版必修二   第六章第四节   万有引力理论的成就 教案第3页

  

  由上式还可得到一个有用的结论:对环绕任何中心天体表面的行星或卫星,有

  是一个普适常量。

3.星球表面附近的重力加速度

  (1)重力及重力加速度与纬度的关系

  由于地球的自转,地面上物体将随地球一起做匀速圆周运动。地球对地面物体的万有引力F的一个分力F1提供物体做圆周运动的向心力,另一个分力表现为物体的重力mg。所以除赤道和两极外,物体的重力并不严格指向地球的球心。同一物体的重力在赤道位置最小,两极处最大。导致赤道位置的重力加速度最小,随纬度位置的增加而逐渐增大,两极处最大。

  ①在两极位置:

  ②在赤道位置:

  (2)重力加速度与高度的关系

  设中心天体的质量为M,半径为R。距星体表面高度为h处有一质量为m的物体。物体在该处的重力等于星体对它的万有引力,该处的重力加速度为g',则

  

  当h=0,物体在星球表面时,。

  由此可知:物体在地球表面处的重力加速度,一方面与纬度位置有关,另一方面还与高度有关。

  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年发现的第七个行星──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。有人据此认为万有引力定律的准确性有问题。但另一些人则推测,在天王星轨道外面还有一颗未发现的行星,它对天王星的吸引使其轨道产生了偏离。到底谁是谁非呢?

  有人问李政道教授,在他做学生时,刚一接触物理学,什么东西给他的印象最深?他毫不迟疑地回答,是物理学法则的普适性深深地打动了他。

  物理学基本规律的简洁性和普适性,使人充分领略了它的优美,激励着一代又一代科学家以无限热情献身于对科学规律的探索。

  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相信未知行星的存在。他们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这颗"新"行星的轨道。1846年9月23日晚,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"。后来,这颗行星命名为海王星。

用类似的方法,人们又发现了太阳系外的其它天体。1705年英国天文学家哈雷根据万有引力定律计算了一颗著名彗星的轨道并正确预言了它的回归。