高一物理万有引力在天文学上的应用(1)ppt课件

1、1、了解万有引力定律在天文学上的主要、了解万有引力定律在天文学上的主要应用；应用；2、会用万有引力定律计算天体的质量。、会用万有引力定律计算天体的质量。rf)2(m4mrmvmrma22222TT1、向心里计算公式、向心里计算公式2、万有引力定律的内容、万有引力定律的内容（自然界中任何两个物体都是相互（自然界中任何两个物体都是相互吸引的，引力的的大小跟这两个吸引的，引力的的大小跟这两个物体的乘积成正比，跟它们距离物体的乘积成正比，跟它们距离的二次方成正比。）的二次方成正比。）2rMmGF 天体之间的作用力，主要是万天体之间的作用力，主要是万有引力，万有引力定律的发现万有有引力，万有引力定律的发

2、现万有引力定律对天文学的发展起到了巨引力定律对天文学的发展起到了巨大的作用。下面我们举例来说明万大的作用。下面我们举例来说明万有引力在天文学上的应用。有引力在天文学上的应用。学习目标完成过程：学习目标完成过程：新课教学新课教学 基本思路： 把行星(或卫星)绕中心天体的运动近似看成是匀速圆周运动，则行星(或卫星)做匀速圆周运动的向心力由恒星与行星间（行星与卫星间）的万有引力提供。根据行星(或卫星)运动的情况，求出行星(或卫星)的相信加速度，而向心力是由万有引力提供的，这样，列出方程即可求得中心天体（恒星或行星）的质量。(一一)、天体质量的计算、天体质量的计算应用万有引力定律可以计算天体的质量。应

3、用万有引力定律可以计算天体的质量。设设:：中心天体质量为：中心天体质量为M，行星，行星(或卫星或卫星)的质量为的质量为m，行星，行星(或卫星或卫星)与中心天与中心天体之间的距离为体之间的距离为r，行星，行星(或卫星或卫星)的的公转周期为公转周期为T。1、利用行星、利用行星(或卫星或卫星)绕中心天体做匀绕中心天体做匀速圆周运动的半径速圆周运动的半径r和周期和周期T求中心求中心天体的质量：天体的质量： 232222r4Mr4GTTmrMmG得由2、利用行星(或卫星)绕中心天体做匀速圆周运动的半径r和线速度v求中心天体的质量：GMMG222rvrmvrm得由3、利用行星(或卫星)绕中心天体做匀速圆周

4、运动的周期T和线速度v求中心天体的质量：得由T2mvrm2MG222rv2vr2TGTGTM.(1) 得及由由dMGTMGrmvrm2mvrm222rmvv22T2vTr22222vTr）（ .(2)(2)式代入式代入(1)得得 GTM2v34、利用行星(或卫星)绕中心天体做匀速圆周运动的半径r和角速度求中心天体的质量：GMMG3222rmrrm得由5、利用天体自身的半径、利用天体自身的半径R和其表面处和其表面处的重力加速度的重力加速度g求天体自身的质量：求天体自身的质量：GRMMG22gmgRm得由例例1把地球绕太阳公转看作是匀速圆周把地球绕太阳公转看作是匀速圆周运动，轨道的平均半径为运动，

5、轨道的平均半径为 ，已知引力常量已知引力常量 ，则，则可以估算出太阳的质量大约是可以估算出太阳的质量大约是 kg。（结果去取一位有效数字）。（结果去取一位有效数字）km101.5822-11/kgmN106.67G解解r4222TmrMmG解：根据万有引力定律和牛顿第二定解：根据万有引力定律和牛顿第二定律有律有s103.153600s24365T7由于地球绕太阳公转的周期为由于地球绕太阳公转的周期为:故太阳的质量约为：故太阳的质量约为：kg102kg1015. 31067. 6105 . 114. 34r4M3027113112232）（）（GT333443RMRMVM（二）天体密度的计算（二

6、）天体密度的计算1、天体质量测出后，如果能求出天体的体、天体质量测出后，如果能求出天体的体 积，那么天体密度就可以测定了，积，那么天体密度就可以测定了，即即3r43V (天体如果近似看成球体，球体的体积计算天体如果近似看成球体，球体的体积计算公式为公式为)，则，则2、近地卫星绕地球公转周期为、近地卫星绕地球公转周期为T ,r=R，在，在此次条件下，地球密度的测定公式得到简此次条件下，地球密度的测定公式得到简化：即化：即23344332GTRVMGTR GgRMmgRMmG22及3、天体半径与天体表面重力加速度已知、天体半径与天体表面重力加速度已知时，由万有引力定律可知：时，由万有引力定律可知：

7、GRRVMGR4g3334g2由此得例2、有一球形天体，其自转周期为T，在它的两极处，用弹簧秤称得物体重P，在它的赤道处，称得该物体重P/=0.9P,则该天体的平均密度是多少？解：设被称重物体的质量为m，天体的半径为r，则在两极处有： GmMrMmGP22Pr,所以得.1r4P22/TmP在赤道处有：所以 .2，r4)(m2/TPP 2式代入1式得：,)(r42/32TPPGPM3r34而V22/30)(3GTGTPPPVM所以；海王星的发现是应用万有引力定律取得辉煌成就的例子。在18世纪，人们已经直到太阳系有7个行星，其中1781年发现的天王星的运行轨道总是与根据万有引力定律计算出来的有一定的偏离。当时人们猜测有两种可能：一种可能是万有引力定律本身有问题；另一种可能是天王星轨道之外还有尚未发现的行星，它的存在干扰了天王星的运行，引起了上述偏离。(三三)、发现未知天体、发现未知天体 英国剑桥的学生和亚当斯和法国年轻的天文爱好者勒维列根据对天王星的观测资料，各自独立地利用万有引力定律计算出了这可新行星的轨道。1846年9约23日晚，德国的勒维列预言的位置上发现了这颗新行星。后来，天文学家把这颗行星命名为海王星。 海王星的发现，