高中物理万有引力全套课件(几十个FLASH动画和课件)粤教版12万有引力1.ppt

第四节 万有引力定律 一 历史背景 1 太阳系行星的运动 地心说 日心说 2 开普勒通过长期的观测 得出行星运动的三大规律 1 所有的行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆 太阳处在所有椭圆的一个焦点上 2 在相同的时间内 矢径扫过的面积相等 3 所有行星的轨道半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等 二 万有引力定律 说明 行星为什么这样动 1 定义 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 跟他们的距离的二次方成反比 2 表达式 引力常量g 6 67 10 11n m2 kg2 数值上等于质量都是1kg的物体相距1m时的相互作用力 例题 试估算同桌之间的万有引力 例题 已知 地球半径 r1 6 4 103km月球到地球的距离 r1 3 8 108m地球到太阳的距离 r2 1 49 1011m月球m1 7 4 1022kg地球 m2 5 98 1024kg太阳 m3 1 96 1030kg 1 估算人和地球之间的万有引力 2 地球和月球之间的万有引力 3 月球和太阳之间的万有引力 3 引力常量的测定 书本p106卡文迪许扭秤 第五节 万有引力定律在天文学上的应用一 一 计算天体 中心天体 的质量 以太阳系为例 已知太阳系任一行星的轨道半径r和运行周期t 质量为m 根据万有引力提供向心力 得 例题1 估算太阳的质量 已知 地球到太阳的距离 r1 1 49 1011m引力常量g 6 67 10 11n m2 kg2 结论 1 96 1030kg 即围绕同一中心天体运动的所有天体 其半径的三次方和周期的二次方之比为常数 这个常数只与中心天体的质量有关 答案 年 例题2 一小行星围绕太阳公转 转动半径为地球轨道半径的 则其周期为多长 例题3 过关21 p123设月球绕地球运动的周期为27天 则地球同步卫星到地球中心的距离与月球中心到地球中心距离之比为多少 二 求中心天体的密度 式中r为太阳的半径 r为行星的轨道半径r r 说明 只要知道太阳系的任一行星的轨道半径 运行周期 太阳半径 就可以计算太阳的密度 简化 若选择的行星靠近太阳表面运行 r与r近似相等 则 例题4 估算地球密度 答案 0 76 104kg m3 三 发现未知天体 书本p108 第六节 万有引力定律在天文学上的应用二 以地球作为中心天体 研究地月系统 一 跟着地球一起转动的物体 如 地表的山 房屋 人 教室 特点 与地球有相同的角速度和周期 注意 万有引力绝大部分表现为重力 极小部分提供向心力 数据说明 在周期相同的情况下 半径越大所需的向心力越大 以赤道上的物体为例 结论一 可以近似认为万有引力约等于重力 地表 h高处 结论二 同一纬度 不同高度处的重力加速度 例题1 试写出月球表面处重力加速度的表达式 例题2 地球上能举起100千克杠铃的人在月球上能举起多少质量的杠铃 答案 600kg 二 绕者地球转的物体 如 月球 人造卫星 特点 角速度 线速度 周期与地球不一定相等 注意 万有引力全部提供向心力 重力消失 即完全失重 也可认为本来应有的重力也提供向心力了 1 牛顿人造卫星图 书本p109图6 3 例题 过关21 p123 7 地表 2 人造地球卫星 1 人造地球卫星的轨道要求 轨道圆心必须与地心重合 例题 过关21 p123 4 2 各运行物理量的情况 根据 万有引力提供向心力 可得 h越大 绕行速度越小 最大绕行速度为 h越大 发射所需的能量越大 即发射速度越大 最小的发射速度为 h越大 角速度越小 h越大 周期越大 最小周期 地表飞行 例题 过关21 p124 13 3 地球同步卫星 特点 相对于地面静止 永远在地球某一点的正上方 实质 角速度 周期都与地球自转相同 线速度不同 轨道要求 轨道圆心与地心重合 轨道平面在赤道平面内 高度为定值 h 3 6 104km 5r 三 宇宙速度 指发射速度 第一宇宙速度 发射到地表运行 因重力势能不变 发射