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1、万有引力常量的测定万有引力常量的测定2021/8/7 星期六1万有引力定律万有引力定律:自然界中任何两个物体都是相互吸引的，引自然界中任何两个物体都是相互吸引的，引力的大小跟这两个物体的质量的乘积成正比，跟力的大小跟这两个物体的质量的乘积成正比，跟它们的距离的二次方成反比它们的距离的二次方成反比.公式中的公式中的G是一个常数，叫万有引力常量是一个常数，叫万有引力常量.普遍性普遍性相互性相互性宏观性宏观性特殊性特殊性公式公式适用的条件：适用的条件：两个质点之间两个质点之间质量分布均匀的球体之间质量分布均匀的球体之间2021/8/7 星期六2 一个西瓜、一盘水果可以测量它们的一个西瓜、一盘水果可以
2、测量它们的质量，那么地球的质量又是多少？什质量，那么地球的质量又是多少？什么样的称才能测出地球的质量呢？么样的称才能测出地球的质量呢？二百年之前，英国物理学家卡文迪许二百年之前，英国物理学家卡文迪许历时五十余年，终于在牛顿去世一百历时五十余年，终于在牛顿去世一百余年之后测定了万有引力常量，推算余年之后测定了万有引力常量，推算出了地球地质量，卡文迪许因此被称出了地球地质量，卡文迪许因此被称为为“能称出地球质量的人能称出地球质量的人”。2021/8/7 星期六3他是怎么做的呢他是怎么做的呢?2021/8/7 星期六4一、一、历史回顾历史回顾 1686年牛顿发现万有引力定律，但由年牛顿发现万有引力定
3、律，但由于当时实验条件和技术的限制，很难精于当时实验条件和技术的限制，很难精确的测量上述比例适中的比例系数。确的测量上述比例适中的比例系数。1789年，英国物理学家卡文迪许巧妙的年，英国物理学家卡文迪许巧妙的利用了扭秤装置，第一次在实验室里对利用了扭秤装置，第一次在实验室里对两个物体间的引力大小作了精确的测量两个物体间的引力大小作了精确的测量和计算和计算2021/8/7 星期六5实验演示实验演示请注意观察请注意观察:1 扭秤的组成扭秤的组成 2 扭秤中小平面镜的作用扭秤中小平面镜的作用 3 扭秤中的扭秤中的”T”型架的作用型架的作用 4 实验原理实验原理:力矩的平衡力矩的平衡2021/8/7
4、星期六6实验装置示意图的分析：实验装置示意图的分析：本实验中的设计思想是等效的思想，并利本实验中的设计思想是等效的思想，并利用两次放大的方法将微小量放大进行测量实用两次放大的方法将微小量放大进行测量实验中卡文迪许发现石英丝发生了扭转，从而证验中卡文迪许发现石英丝发生了扭转，从而证明万有引力的存在通过多次改变两球的质明万有引力的存在通过多次改变两球的质量，并进行了两次量，并进行了两次“放大放大”，其作用是：尽可，其作用是：尽可能能的增大了的增大了T型架连接两球的长度型架连接两球的长度R，使，使m、M之之间的万有引力能产生较大的力矩，使的石英丝间的万有引力能产生较大的力矩，使的石英丝有较大的偏转角
5、度尽可能的增大弧形尺与小有较大的偏转角度尽可能的增大弧形尺与小镜间的距离镜间的距离R，使小镜，使小镜M上的反射光在弧线上上的反射光在弧线上移动的距离移动的距离s较大较大数值：数值：G 6.6711011Nm2/Kg22021/8/7 星期六7测量测量G值的意义：值的意义：证明了万有引力的存在及万有引力定律证明了万有引力的存在及万有引力定律的正确性的正确性第一次测出来了引力常量使万有引力定律第一次测出来了引力常量使万有引力定律能进行定量计算能进行定量计算,显示出真正的实用价值显示出真正的实用价值.标志着力学实验精密程度的提高标志着力学实验精密程度的提高,开创了测开创了测量弱力的新时代量弱力的新时
6、代 可测定远离地球的一些天体的质量、平可测定远离地球的一些天体的质量、平均密度等如根据地球表面的重力加速度可均密度等如根据地球表面的重力加速度可测定地球的质量等测定地球的质量等2021/8/7 星期六81、关于万有引力常量、关于万有引力常量G，下列说法中正，下列说法中正确的是（确的是（）A在国际单位制中，在国际单位制中，G在数值上等于两在数值上等于两个质量都是个质量都是1kg的物体相距的物体相距1m时的相互时的相互作用力的大小作用力的大小BG是一个没有单位的比例常数，它的是一个没有单位的比例常数，它的数值是人为规定的数值是人为规定的C在不同的星球上，在不同的星球上，G的数值不一样的数值不一样D
7、在不同单位制中，在不同单位制中，G的数值是不同的的数值是不同的AD2021/8/7 星期六9关于引力常量下列说法中正确的是（关于引力常量下列说法中正确的是（）A引力常量是两个质量为引力常量是两个质量为1kg的物体相的物体相距距1m时的相互作用力时的相互作用力B牛顿发现了万有引力定律时，给出牛顿发现了万有引力定律时，给出了引力常量的值了引力常量的值C引力常量的测出，证明了万有引力引力常量的测出，证明了万有引力的存在的存在D引力常量的测定，使人们可以测量引力常量的测定，使人们可以测量天体的质量天体的质量 C D2021/8/7 星期六103 有一质量为有一质量为100kg的人造卫星的人造卫星,在离
8、地面在离地面1000km 的高空绕地球的高空绕地球作匀速圆周运动作匀速圆周运动,求求:卫星所受的向心力卫星所受的向心力 卫星的运行速度卫星的运行速度 卫星运行的周期卫星运行的周期 已知地球的半径为已知地球的半径为6400km,地球的质量约为地球的质量约为61024kg.2021/8/7 星期六11例例4：把把太太阳阳系系各各行行星星的的运运动动都都近近似似看看作作匀匀速速圆圆周周运运动动，则则离离太太阳越阳越远远的行星的行星 A.周期越小周期越小 B.线线速度越小速度越小 C.角速度越小角速度越小 D.加速度越小加速度越小 B、C、D2021/8/7 星期六12由于太阳不断向外辐射能量，太阳的
9、由于太阳不断向外辐射能量，太阳的质量在不断减少假定地球的质量不质量在不断减少假定地球的质量不变，每间隔一年，地球的运动可看做变，每间隔一年，地球的运动可看做是一个新的匀速圆周运动，则是一个新的匀速圆周运动，则()A地球的轨道半径在增大地球的轨道半径在增大 B地球的轨道半径在减小地球的轨道半径在减小 C地球的线速度在增大地球的线速度在增大 D地球的线速度在减小地球的线速度在减小2021/8/7 星期六13分析：令太阳质量为分析：令太阳质量为M地球质量地球质量为为m，则有，则有F=G ,由于太阳的由于太阳的质量减小，导致地球作圆周运动质量减小，导致地球作圆周运动的向心力减小，使地球做离心运的向心力
10、减小，使地球做离心运动，半径增大，动，半径增大，A对、对、B错；由错；由v=，M减小、减小、r增大时，增大时，v将减小，将减小，D对、对、C错错2021/8/7 星期六14某小报登载：某小报登载：年年月月日，日，国发射了一国发射了一颗质量为颗质量为 100 kg周期为周期为1 h的人的人造环月卫星一位同学记不住引力常量造环月卫星一位同学记不住引力常量G的数值且手边没有可查找的资料，但的数值且手边没有可查找的资料，但他记得月球半径约为地球半径的他记得月球半径约为地球半径的1/4，月，月球表面重力加速度约为地球的球表面重力加速度约为地球的1/6 经经过推理，他认定该报道过推理，他认定该报道 是一则
11、假新闻，是一则假新闻，试写出他的论证方案试写出他的论证方案(地球半径约为地球半径约为64103 km)2021/8/7 星期六15设地球半径为设地球半径为R，表面重力加速度为，表面重力加速度为g，对环月卫星，其最小周期满足：，对环月卫星，其最小周期满足：=(解得解得T2=6(R/g)T=103分分60分分 2021/8/7 星期六16土星周围有美丽壮观的土星周围有美丽壮观的“光环光环”，组成环的，组成环的颗粒是大小不等、线度从颗粒是大小不等、线度从1m到到10 m的尘埃、的尘埃、岩石，类似于卫星，它们与土星中心的距离岩石，类似于卫星，它们与土星中心的距离从从73104km延伸到延伸到14105
12、km已知环的已知环的外缘颗粒绕土星做圆周运动的周期约为外缘颗粒绕土星做圆周运动的周期约为14 h引力常量为引力常量为66710-11Nm2kg2，则土，则土星的质量约为星的质量约为(估算时不考虑环中颗粒间的相估算时不考虑环中颗粒间的相互作用互作用)()A90l018kg B641023kg C 901026kg D641026kg2021/8/7 星期六17 分析：由万有引力提供向心力得：分析：由万有引力提供向心力得：=6.41026kg 2021/8/7 星期六18开拓思维新天地开拓思维新天地 2021/8/7 星期六19 美国科学家利用新型实验装置进行的美国科学家利用新型实验装置进行的测量
13、表明，至少在测量表明，至少在108微米的尺度上不微米的尺度上不存在引力定律异常现象。存在引力定律异常现象。牛顿于牛顿于300多年前确定了万有引力公多年前确定了万有引力公式，卡文迪许测定引力常数也有式，卡文迪许测定引力常数也有200多多年历史近年来理论物理学的发展使一年历史近年来理论物理学的发展使一些科学家认为，在非常微小的尺度上，些科学家认为，在非常微小的尺度上，引力与距离的平方成反比定律可能不成引力与距离的平方成反比定律可能不成立因此，用更精密的实验测量微小尺立因此，用更精密的实验测量微小尺度上的引力，成为非常受关注的研究课度上的引力，成为非常受关注的研究课题。题。2021/8/7 星期六2
14、0 美国科罗拉多大学和斯坦福大学的科学美国科罗拉多大学和斯坦福大学的科学家日前说，他们设计的新装置使用了一种频家日前说，他们设计的新装置使用了一种频率为千赫兹的共鸣振荡技术，对相隔率为千赫兹的共鸣振荡技术，对相隔108微微米的物体之间的引力进行了测量这是迄今米的物体之间的引力进行了测量这是迄今最精密的引力测量实验最精密的引力测量实验.这一实验给寻找引力这一实验给寻找引力定律背离的努力确定了一个新的尺度上限，定律背离的努力确定了一个新的尺度上限，即即108微米在用新型装置进行的实验中，微米在用新型装置进行的实验中，科学家并未发现任何异常现象科学家希望，科学家并未发现任何异常现象科学家希望，这种新
15、型实验装置经过改进如提高共鸣振荡这种新型实验装置经过改进如提高共鸣振荡频率后，能够在更小的尺度上探究引力的性频率后，能够在更小的尺度上探究引力的性质，寻找证明超弦理论的证据质，寻找证明超弦理论的证据.2021/8/7 星期六21关于哈雷彗星的预报关于哈雷彗星的预报 哈雷利用万有引力定律解释了哈雷利用万有引力定律解释了1531年、年、1607年和年和1682年三次出现的彗星，实际上是同一颗彗年三次出现的彗星，实际上是同一颗彗星的三次回归，它出现的周期为星的三次回归，它出现的周期为75或或76年。年。由此，他预言这颗彗星于由此，他预言这颗彗星于1759年会再次出现年会再次出现.1759年，虽然哈雷
16、已去世年，虽然哈雷已去世17年，但全世界的天文台都年，但全世界的天文台都在等待着这颗彗星。果然，在等待着这颗彗星。果然，1759年年3月月13日，这颗日，这颗明亮的彗星拖着长长的尾巴，出现在星空后来人明亮的彗星拖着长长的尾巴，出现在星空后来人们根据哈雷的计算，预测这颗彗星将于们根据哈雷的计算，预测这颗彗星将于1835年、年、1910年、年、1986年回归地球，结果它都如期而归年回归地球，结果它都如期而归这就是人人皆知的这就是人人皆知的“哈雷彗星哈雷彗星”。2021/8/7 星期六222021/8/7 星期六23242021/8/7 星期六9、静夜四无邻，荒居旧业贫。2022/10/172022
17、/10/17Monday,October 17,202210、雨中黄叶树，灯下白头人。2022/10/172022/10/172022/10/1710/17/2022 11:29:44 AM11、以我独沈久，愧君相见频。2022/10/172022/10/172022/10/17Oct-2217-Oct-2212、故人江海别，几度隔山川。2022/10/172022/10/172022/10/17Monday,October 17,202213、乍见翻疑梦，相悲各问年。2022/10/172022/10/172022/10/172022/10/1710/17/202214、他乡生白发，旧国见青
18、山。17 十月 20222022/10/172022/10/172022/10/1715、比不了得就不比，得不到的就不要。十月 222022/10/172022/10/172022/10/1710/17/202216、行动出成果，工作出财富。2022/10/172022/10/1717 October 202217、做前，能够环视四周；做时，你只能或者最好沿着以脚为起点的射线向前。2022/10/172022/10/172022/10/172022/10/179、没有失败，只有暂时停止成功！。2022/10/172022/10/17Monday,October 17,202210、很多事情努力
19、了未必有结果，但是不努力却什么改变也没有。2022/10/172022/10/172022/10/1710/17/2022 11:29:44 AM11、成功就是日复一日那一点点小小努力的积累。2022/10/172022/10/172022/10/17Oct-2217-Oct-2212、世间成事，不求其绝对圆满，留一份不足，可得无限完美。2022/10/172022/10/172022/10/17Monday,October 17,202213、不知香积寺，数里入云峰。2022/10/172022/10/172022/10/172022/10/1710/17/202214、意志坚强的人能把世界
20、放在手中像泥块一样任意揉捏。17 十月 20222022/10/172022/10/172022/10/1715、楚塞三湘接，荆门九派通。十月 222022/10/172022/10/172022/10/1710/17/202216、少年十五二十时，步行夺得胡马骑。2022/10/172022/10/1717 October 202217、空山新雨后，天气晚来秋。2022/10/172022/10/172022/10/172022/10/179、杨柳散和风，青山澹吾虑。2022/10/172022/10/17Monday,October 17,202210、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话
21、。2022/10/172022/10/172022/10/1710/17/2022 11:29:44 AM11、越是没有本领的就越加自命不凡。2022/10/172022/10/172022/10/17Oct-2217-Oct-2212、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。2022/10/172022/10/172022/10/17Monday,October 17,202213、知人者智，自知者明。胜人者有力，自胜者强。2022/10/172022/10/172022/10/172022/10/1710/17/202214、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。17 十月 2022
22、2022/10/172022/10/172022/10/1715、最具挑战性的挑战莫过于提升自我。十月 222022/10/172022/10/172022/10/1710/17/202216、业余生活要有意义，不要越轨。2022/10/172022/10/1717 October 202217、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。2022/10/172022/10/172022/10/172022/10/17MOMODA POWERPOINTLorem ipsum dolor sit amet,consectetur adipiscing elit.Fusce id urna blandit,eleifend nulla ac,fringilla purus.Nulla iaculis tempor felis ut cursus.感感 谢谢 您您 的的 下下 载载 观观 看看专家告诉252021/8/7 星期六