万有引力定律的应用课件

1、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1.1.了解万有引力定律在天文学上的应用。了解万有引力定律在天文学上的应用。 2.2.会用万有引力定律计算天体的质量和密度。会用万有引力定律计算天体的质量和密度。3.3.掌握综合运用万有引力定律和圆周运动学知识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。分析具体问题的方法。 重点：重点：应用万有引力定律求中心天体的质应用万有引力定律求中心天体的质 难点：难点： 应用万有引力定律解决实际问题应用万有引力定律解决实际问题量、量、 密度。密度。一、预言慧星的回归n牛顿断言，行星的运动规律同样适用

2、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海王星的轨道由英国的剑桥大学的学生亚当斯和法桥大学的学生亚当斯和法国年轻的天文爱好者勒维国年轻的天文爱好者勒维耶各自独立计算出来。耶各自独立计算出来。18461846年年9 9月月2323日晚，由德日晚，由德国的伽勒在勒维耶预言的国的伽勒在勒维耶预言的位置附近发现了这颗行星位置附近发现了这颗行星, ,人们称其为人们称其为“笔尖下笔尖下

3、发现的行星发现的行星”。海王星海王星二二. .预测未知天体预测未知天体海王星、冥王星的发现海王星、冥王星的发现 当时有两个青年当时有两个青年英国的英国的亚当斯和法国的勒维耶在互不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知晓的情况下分别进行了整整两年的工作。两年的工作。18451845年亚当斯先年亚当斯先算出结果，但格林尼治天文台算出结果，但格林尼治天文台却把他的论文束之高阁。却把他的论文束之高阁。18461846年年9 9月月1818日，勒维耶把结果寄到了柏林，却受到了重视。柏日，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林天文台的伽勒于18461846年年9 9月月

4、2323日晚就进行了搜索，并且日晚就进行了搜索，并且在离勒维耶预报位置不远的地方发现了这颗新行星。在离勒维耶预报位置不远的地方发现了这颗新行星。 海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。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科学史上的一段佳话 理论轨道理论轨道实际轨道实际轨道 海王星发现之后，人们发现它的轨道也与理论计算的海王星发现之后，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不一致。于是几位学者用亚当斯和勒维耶耶列的方法预言另列的方法预言另一颗行星的存在。一颗行星的存在。 在预言提出之后，在预言提出之后，19301930年年

5、3 3月月1414日，汤博发现了这颗日，汤博发现了这颗行行星星冥王星。冥王星。. .科学真是迷人科学真是迷人一百多年前一百多年前, ,英国人卡文迪许用他自己设计的扭秤，英国人卡文迪许用他自己设计的扭秤，“第第一次称出了地球的质量一次称出了地球的质量”。 1.1.卡文迪许为什么说自己的实验是卡文迪许为什么说自己的实验是“称量地球的重量称量地球的重量（质量）（质量）”？请你解释一下原因。？请你解释一下原因。 不考虑地球自转的影响不考虑地球自转的影响 M M是地球质量，是地球质量，r r是物体距地心的距离，是物体距地心的距离，即地球半径即地球半径R R GgRGgrM22重力加速度重力加速度g g和

6、地球半径和地球半径R R在卡文迪许之前就知道了，一旦在卡文迪许之前就知道了，一旦测得引力常量测得引力常量G G，则可以算出地球质量，则可以算出地球质量M M。 2rMmGmg 三三. .计算天体的质量计算天体的质量 中心天体中心天体M转动天体转动天体m轨道半经轨道半经r天体半经天体半经R小结：求天体质量的方法小结：求天体质量的方法 卫星绕地球做匀速圆周运动卫星绕地球做匀速圆周运动 22mvMmGrr2v rMG需要条件：月球线速度需要条件：月球线速度v v； 月球轨道半径月球轨道半径r r。 22MmmrGr2 3rMG需要条件：月球角速度需要条件：月球角速度； 月球轨道半径月球轨道半径r r

7、。 2224rMmGrTm2324GTrM需要条件：月球公转周期需要条件：月球公转周期T T； 月球轨道半径月球轨道半径r r。 方法一方法一2RMmGmgGM=gR2黄金代换式黄金代换式2gRMG方法二：利用天体方法二：利用天体表面表面物体的重力等于万有引力物体的重力等于万有引力 例例1 1、已知引力常量、已知引力常量G G和和下列某组数据，可以计算下列某组数据，可以计算出地球质量，这组数据是（出地球质量，这组数据是（ ） A A地球绕太阳运动的周期及地球离太阳的地球绕太阳运动的周期及地球离太阳的 距离距离 B B月球绕地球运行的周期及月球绕地球转月球绕地球运行的周期及月球绕地球转 的轨道半

8、径的轨道半径 C C人造地球卫星在地面附近绕行的速度和人造地球卫星在地面附近绕行的速度和 运行周期运行周期 D D若不考虑地球自转，已知地球半径和重若不考虑地球自转，已知地球半径和重 力加速度力加速度BCD1 14 43 32 25 51 1 2 2 3 34 4 5 51.一艘宇宙飞船绕一个不知名的、半径为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？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若知道太阳的某一颗行星绕太阳运转的轨道半径为道半径为r ，周期为，周期为 T，万有引力常量

9、，万有引力常量 ，则，则可求得可求得A.该行星的质量该行星的质量 B.太阳的质量太阳的质量 C.该行星的密度该行星的密度 D.太阳的平均密度太阳的平均密度1 14 43 32 25 51 1 2 2 3 34 4 5 53.3.设行星绕恒星的运动轨道是圆，则其运行周期设行星绕恒星的运动轨道是圆，则其运行周期T T的平的平方与其运动轨道半径方与其运动轨道半径R R的三次方之比为常量，那么的三次方之比为常量，那么k k的大小的大小 （ ）A.A.只与行星质量有关只与行星质量有关 B.B.只与恒星质量有关只与恒星质量有关C.C.与行星及恒星的速度都有关与行星及恒星的速度都有关D.D.以上都不正确以上都不正确B B4 4、火箭在高空某处所受的万有引力为它在地面处所受引、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的多少倍力的一半，则火箭离地面的高度应是地球半径的多少倍? ?答案：答案：212324 rM=GT323M3r=VGT R（r r为轨道半径，为轨道半径，R