万有引力定律的应用课件.ppt

苏教版高中物理必修2第三章第3节 万有引力理论的应用 主讲 李荣才 万有引力理论的成就 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 重点 应用万有引力定律求中心天体的质难点 应用万有引力定律解决实际问题 量 密度 一个成功的理论不仅要能解释已知的事实 更重要的是能预言未知的现象 一 预言慧星的回归 牛顿断言 行星的运动规律同样适用于慧星 哈雷根据牛顿的引力理论 对1682年出现的大慧星的轨道运动进行了计算 指出了它就是1531年 1607年出现的慧星并预言它将于1758年再次出现 后来克雷洛计算出它将于1759年 1986年 2062年光临地球 这些预言都得到了证实 海王星的轨道由英国的剑桥大学的学生亚当斯和法国年轻的天文爱好者勒维耶各自独立计算出来 1846年9月23日晚 由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 海王星 二 预测未知天体 海王星 冥王星的发现 当时有两个青年 英国的亚当斯和法国的勒维耶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 勒维耶把结果寄到了柏林 却受到了重视 柏林天文台的伽勒于1846年9月23日晚就进行了搜索 并且在离勒维耶预报位置不远的地方发现了这颗新行星 海王星的发现使哥白尼学说和牛顿力学得到了最好的证明 科学史上的一段佳话 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耶列的方法预言另一颗行星的存在 在预言提出之后 1930年3月14日 汤博发现了这颗行星 冥王星 科学真是迷人一百多年前 英国人卡文迪许用他自己设计的扭秤 第一次称出了地球的质量 1 卡文迪许为什么说自己的实验是 称量地球的重量 质量 请你解释一下原因 不考虑地球自转的影响 M是地球质量 r是物体距地心的距离 即地球半径R 重力加速度g和地球半径R在卡文迪许之前就知道了 一旦测得引力常量G 则可以算出地球质量M 三 计算天体的质量 你还知道其他方法 可以测量地球的质量么 中心天体M 转动天体m 天体半经R 明确各个物理量 温馨小提示 一 卫星绕地球运动是什么运动 二 在卫星绕地球运动过程中 谁充当向心力 三 向心力和圆周运动之间的关系 合作探究3分钟左右 1 先一对一讨论 再组内讨论 组长搞好调控和记录 确保实效 2 积极参与 针对疑惑点讨论 提高效率 3 讨论形成的答案要条理化 注重方法规律的总结 小结 求天体质量的方法 卫星绕地球做匀速圆周运动 需要条件 月球线速度v 月球轨道半径r 需要条件 月球角速度 月球轨道半径r 需要条件 月球公转周期T 月球轨道半径r 方法一 若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等于地球对物体的万有引力 即 GM gR2 方法二 利用天体表面物体的重力等于万有引力 例1 已知引力常量G和下列某组数据 可以计算出地球质量 这组数据是 A 地球绕太阳运动的周期及地球离太阳的距离B 月球绕地球运行的周期及月球绕地球转的轨道半径C 人造地球卫星在地面附近绕行的速度和运行周期D 若不考虑地球自转 已知地球半径和重力加速度 BCD 说练就练 1 4 3 2 5 1 2 3 4 5 1 一艘宇宙飞船绕一个不知名的 半径为R的行星表面飞行 环绕一周飞行时间为T 求该星球的质量和平均密度 2 若知道太阳的某一颗行星绕太阳运转的轨道半径为r 周期为T 万有引力常量 则可求得A 该行星的质量B 太阳的质量C 该行星的密度D 太阳的平均密度 1 4 3 2 5 1 2 3 4 5 3 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 那么k的大小 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 B 4 火箭在高空某处所受的万有引力为它在地面处所受引力的一半 则火箭离地面的高度应是地球半径