湖南省邵阳市隆回县第二中学高中物理 6.4万有引力理论的成就课件 新人教版必修2.ppt

6 4万有引力理论的成就 宇宙全景图 一 学习目标 1 了解万有引力定律在天文学上的应用2 会用万有引力定律计算天体的质量和密度3 掌握综合运用万有引力定律和圆周运动学知识分析具体问题的方法 二 基本思路 1 将行星 或卫星 的运动看成是匀速圆周运动 2 万有引力充当向心力f引 f向 或在球体表面附近f引 g重 二 基本思路 中心天体m 转动天体m 三 明确各个物理量 天体半经r 四 应用一 天体质量的计算 方法一 已知天体的球体半径r和球体表面重力加速度g 求天体的质量 基本思路 四 应用一 天体质量的计算 方法二 已知行星 或卫星 的公转周期t 轨道半径r 可求出中心天体的质量m 但不能求出行星或卫星的质量m 四 应用一 天体质量的计算 基本思路 温馨提示 1 计算天体质量的方法不仅适用于地球 也适用于其它任何天体 2 计算天体质量的方法只能计算中央天体的质量 而不能求环绕天体的质量 3 gm gr2在有关计算中 是一个经常用到的替换关系 被称为 黄金代换 四 应用二 天体密度的计算 基本思路 根据上面两种方式算出中心天体的质量m 结合球体体积计算公式物体的密度计算公式求出中心天体的密度 四 应用二 天体密度的计算 四 应用二 天体密度的计算 四 应用四 发现未知天体 基本思路 当一个已知行星的实际轨道和理论计算的轨道之间有较大的误差时 说明还有未知的天体给这个行星施加引力 理论指导实践 四 应用四 发现未知天体 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 海王星 海王星地貌 冥王星的发现 海王星发现之后 人们发现它的轨道也与理论计算的不一致 于是几位学者用亚当斯和勒维列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 tombaugh 发现了这颗行星 冥王星 冥王星的实际观测轨道与理论计算的一致 所以人们确认 冥王星是太阳系最外一颗行星了 冥王星与其卫星 美国2001年发射 并于2006至2008年访问冥王星的宇宙飞船 1 某宇航员驾驶航天飞机到某一星球 他使航天飞机贴近该星球附近飞行一周 测出飞行时间为4 5 103s 则该星球的平均密度是多少 合作探究 贴地飞行时 该星球的平均密度为 联立上面三式得 代入数值 可得 解析 航天飞机绕星球飞行 万有引力提供向心力 所以 2 一宇航员为了估测一星球的质量 他在该星球的表面做自由落体实验 让小球在离地面h高处自由下落 他测出经时间t小球落地 又已知该星球的半径为r 试估算该星球的质量 2hr2 gt2 合作探究 目标检测 1 利用下列哪组数据可以举算出地球的质量 a 已知地球的半径r和地球表面的重力加速度gb 已知卫星围绕地球运动的轨道半径r和周期tc 已知卫星围绕地球运动的轨道半径r和线速度vd 已知卫星围绕地球运动的周期t和卫星质量 abc 2 2012 福建高考 一卫星绕某一行星表面附近做匀速圆周运动 其线速度大小为v 假设宇航员在该行星表面上用弹簧测力计测量一质量为m的物体重力 物体静止时 弹簧测力计的示数为n 已知引力常量为g 则这颗行星的质量为 a b c d b 小结 处理天体运