（万有引力定律的成就）人教版必修高一物理精选教学课件

1、第六章 万有引力定律 高一物理课件精选（人教版必修2)专题6.4 万有引力定律的成就第一页，共二十一页。复习提问：1 物体做圆周运动的向心力公式是什么？分别写出向心力与线速度、角速度、周期的关系式。2 万有引力定律的内容、表达式、适用对象及注意点是什么？第二页，共二十一页。应用之一：计算天体的质量原理： 对于有卫星的天体，可以认为卫星绕天体中心做匀速圆周运动，天体对卫星的万有引力提供卫星做匀速圆周运动的向心力。1：若已知卫星绕天体做匀速圆周运动的轨道半径为r，卫星运动的周期为T，据牛顿第二定律第三页，共二十一页。应用之一：计算天体的质量例1：登月密封舱在离月球表面h处的空中沿圆形轨道运行，周期

2、是T，已知月球的半径是R，万有引力常数是G，据此试计算月球的质量。解：登月密封舱相当于月球的卫星，对密封舱有：r = R +h得：分析与解答rR第四页，共二十一页。应用之一：计算天体的质量2.若已知卫星绕中心天体做圆周运动的轨道半径为r，卫星运动的线速度为v，据牛顿第二定律: 3.若已知卫星运动的线速度v和运行周期T，则据牛顿第二定律:第五页，共二十一页。应用之一：计算天体的质量4：对于没有卫星的天体（或虽有卫星，但不知道有关卫星运动的参量），可忽略天体自转的影响，根据万有引力等于重力的关系来计算天体的质量R-为天体的半径g-天体表面的重力加速度第六页，共二十一页。应用之二：计算天体的密度原理

3、：1 利用F引=F向，先计算天体的质量M 2 再计算天体的体积 V 3 最后利用密度公式计算天体的密度第七页，共二十一页。应用之二：计算天体的密度注：m为环绕星体质量；r 为环绕星体的轨道半径；T为环绕周期。情形之一：卫星在天体上空第八页，共二十一页。应用之二：计算天体的密度g 为中心天体表面的重力加速度；R 为中心天体的半径情形之二：物体在天体表面第九页，共二十一页。应用之二：计算天体的密度分别应用重力等于万有引力列式求m ，再运用题目中的比例关系对密度比例化简求解。例2：一物体在某行星表面受到的吸引力为地球表面吸引力的a倍，该行星半径是地球半径的b倍，若该行星和地的质量分布都是均匀的，试求

4、该星球密度和地球密度之比。 解:设地球质量为m1 ，地球半径为R，某星球质量为m2物体的质量为m 。则：某星球与地球的密度之比第十页，共二十一页。应用之三：发现未知天体- 万有引力定律的贡献背景：1781年由英国物理学家威廉赫歇尔发现了天王星，但人们观测到的天王星的运行轨迹与万有引力定律推测的结果有一些误差，于是人们就推测在天王星外面轨道上还应有其它星体 1：1845年英国人亚当斯和法国天文学家勒威耶据计算发现了“海王星”（第8个行星）。2：1930年3月14日人们发现了太阳系第9个行星 冥王星第十一页，共二十一页。应用之三：发现未知天体- 万有引力定律的贡献、海王星的发现 英国剑桥大学的学生

5、，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.第十二页，共二十一页。应用之三：发现未知天体- 万有引力定律的贡献、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（Tom baugh）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

6、们确认，冥王星是太阳系最外一颗行星了第十三页，共二十一页。双星问题例3：两个星球组成双星，它们在相互之间的万有引力作用下绕连线上的某点作匀速圆周运动，现测得两星中心间距为R，其运动的角速度为，求两星的总质量。Om1m2解：设两星球质量分别为m1和m2， 都绕连线上O点作同周期转动 又令其半径分别为R1和R2，则第十四页，共二十一页。双星问题例4：宇航员站在一星球表面上的某高处，沿水平方向抛出一小球，经过时间t ，小球落到星球表面，测得抛出点与落地点之间的距离为L 。若抛出时的初速度为原来的2倍，则抛出点与落地点之间的距离为 ，已知两落地点在同一水平面上，该星球的半径为R ，引力常数为G ，求该

7、星球的质量。解：在该星球表面，小球做平抛运动，则：当初速度为v0时 X1= v0 t h = 1/2 g t2 当初速度为2v0时 X2=2v0 t 又据万有引力定律 g =第十五页，共二十一页。双星问题练习1：两颗靠得很近的恒星称为双星，这两颗星必须各以一定速率绕某一中心转动才不至于因万有引力作用而吸引在一起。已知双星的质量分别为m1和m2 ，相距为L ，求：（1）双星转动的半径。 （2）双星转动的周期。答案：其中一颗星的半径为 另一颗星的半径为双星的转动周期为第十六页，共二十一页。双星问题2 ：3练习2：月球表面的重力加速度是地球表面重力加速度的1/6，月球半径是地球半径的1/4，试求月球

8、与地球的密度之比。答案 练习3：在某星球上，宇航员用弹簧秤称得质量为m的砝码重为F ，乘宇宙飞船靠近该星球表面空间飞行，测得其 环绕周期是T ，根据上述各量，试求该星球的质量。答案第十七页，共二十一页。小结：、处理天体运动问题的关键是：万有引力提供做匀速圆周运动所需的向心力、海王星和冥王星的发现，显示了万有引力定律对研究天体运动的重要意义，同时证明了万有引力定律的正确性第十八页，共二十一页。强化训练：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和周期VD:已知卫星围绕地

9、球运动的线速度V和周期TABCD 2：太阳系中地球围绕太阳运行的线速度v=30km/s，地球公转半径是R=1.5108km，求太阳的质量等于多少？21030kg第十九页，共二十一页。强化训练：3.太阳光经500s到达地球，地球的半径是6.4103km，试估算太阳质量与地球质量的比直？（取一位有效数字）3105 ：14.已知在月球表面以10m/s的初速度竖直上抛一物体，物体能上升的最大高度是30m，又已知月球的半径位1740km，试计算月球的质量。7.61022kg5.一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第二十页，共二十一页。强化训练：5.地球表面处重力加速度g取10m/s2，地球的半径R取6400km，引力常数G为6.6710-11N