物理人教版必修2：第六章4.萬有引力理論的成就.ppt

4萬有引力理論的成就,1若不考慮地球_的影響，地面上的物體所受的,_等于地球?qū)λ娜f有引力,自轉(zhuǎn),重力,2在地面或地面附近的物體到地心的距離，可以近似看做,_,地球的半徑,3兩個物體間的萬有引力大小為 F，若兩物體間的距離增,大為原來的 2 倍，則此時(shí)兩物體間的萬有引力的大小為(,),A2F,1 B. F 2,C4F,1 D. F 4,D,4下列關(guān)于萬有引力定律的說法，正確的是(,),A天體間的萬有引力與它們的質(zhì)量成正比，與它們之間,的距離成反比,B,B任何兩個物體都是相互吸引的，引力的大小跟兩個物 體的質(zhì)量的乘積成正比，跟它們的距離的平方成反比 C萬有引力與質(zhì)量、距離和萬有引力常量都成正比 D萬有引力定律對質(zhì)量大的物體適用，對質(zhì)量小的物體 不適用,知識點(diǎn),計(jì)算天體的質(zhì)量和密度,2012 年8 月，美國國家航空航天局宣布在距地球4 900 光 年處發(fā)現(xiàn)了一個新的類太陽系，并在其網(wǎng)站上展示了模擬圖片 和視頻該類太陽系的核心為兩顆恒星，兩者互為中心轉(zhuǎn)動， 天文學(xué)上稱作雙子星體系據(jù)報(bào)道，其中一顆恒星的大小與太 陽相近，亮度為太陽的 84%；另一顆則尺寸約為太陽的三分之 一，但亮度還不足太陽的 1%.,該發(fā)現(xiàn)最令人興奮的還在于它同時(shí)擁有兩個環(huán)繞行星，它 們圍繞著共同的“動態(tài)目標(biāo)”進(jìn)行公轉(zhuǎn)這表明能夠超過一顆 行星在雙子星強(qiáng)大的引力下形成天體系統(tǒng)，反映出天體系統(tǒng)存 在的多樣性,科學(xué)家介紹說，內(nèi)層的行星叫做開普勒47b，公轉(zhuǎn)周期不 超過 50 天，不過可能由于其過熱的大氣層內(nèi)有甲烷燃燒而導(dǎo)致 覆蓋著一層濃霧，無法直接觀測到；外層的行星叫做開普勒 47c，公轉(zhuǎn)周期約 303 天，軌道占據(jù)在所謂的適居帶上，使得該 行星表面溫度適宜，能夠穩(wěn)定存有液態(tài)水，存在孕育生命的條件,圖 641,討論：,(1)在該類太陽系中，簡述星體的運(yùn)動情況,提示：兩顆恒星繞著它們共同的質(zhì)量中心轉(zhuǎn)動，且周期、 角速度一樣；兩顆行星各自在離兩顆恒星較遠(yuǎn)的不同軌道上， 環(huán)繞著兩顆恒星進(jìn)行公轉(zhuǎn),(2)結(jié)合萬有引力定律，分析星體的運(yùn)動情況,1基本方法：把天體(或人造衛(wèi)星)的運(yùn)動看成勻速圓周運(yùn),動，其所需的向心力由萬有引力提供 2解決天體做圓周運(yùn)動問題的兩條思路：,(1)在地面附近，萬有引力近似等于物體的重力，有 F引,【例 1】為了研究太陽演化進(jìn)程，需知道目前太陽的質(zhì)量 M.已知地球的半徑 R6.4106 m，地球的質(zhì)量 m61024 kg， 日地中心的距離 r1.51011 m，地球表面的重力加速度 g10 m/s2，1 年約為 3.2107 s，試估算目前太陽的質(zhì)量 M.(保留一位 有效數(shù)字，引力常數(shù)未知),解：設(shè) T 為地球繞太陽運(yùn)動的周期，則由萬有引力定律和 動力學(xué)知識得,【觸類旁通】,1某行星繞太陽的運(yùn)動可近似看做是勻速圓周運(yùn)動，已知 行星運(yùn)動的軌道半徑為 R，周期為 T，引力常數(shù)為 G，則該行星 的線速度為多大？太陽的質(zhì)量為多少？,【例 2】假設(shè)在半徑為 R 的某天體上發(fā)射一顆該天體的衛(wèi) 星，若它貼近該天體的表面做勻速圓周運(yùn)動的周期為 T1，已知 引力常數(shù)為 G，則該天體的密度為多少？若這顆衛(wèi)星距該天體 表面的高度為 h，測得在該處做勻速圓周運(yùn)動的周期為 T2，則 該天體的密度又可表示為什么？,【觸類旁通】 2“神舟”六號飛船在預(yù)定圓軌道上飛行，每繞地球一圈需 要的時(shí)間為 90 min，每圈飛行的路程為 L4.2104 km.試根據(jù)以 上數(shù)據(jù)估算地球的質(zhì)量和密度(地球的半徑 R 約為 6.37103 km， 引力常量 G為6.671011 Nm2/kg2，結(jié)果保留兩位有效數(shù)字),雙星問題,天文學(xué)家將相距較近、僅在彼此的引力作用下運(yùn)行的兩顆 恒星稱為雙星，雙星系統(tǒng)在銀河系中很普遍利用雙星系統(tǒng)中 兩顆恒星的運(yùn)動特征可推算出它們的總質(zhì)量,【例 3】已知某雙星系統(tǒng)中兩顆恒星圍繞它們連線上的某 一固定點(diǎn)分別做勻速圓周運(yùn)動，周期均為 T，兩顆恒星之間的 距離為 r，試計(jì)算這個雙星系統(tǒng)的總質(zhì)量(引力常量為 G),解：設(shè)兩顆恒星的質(zhì)量分別為 m1、m2，做圓周運(yùn)動的半徑,分別為 r1、r2，角速度分別是1、2.根據(jù)題意有,12,r1r2r,根據(jù)萬有引力定律和牛頓運(yùn)動定律，有,【觸類旁通】,3土星周圍有許多大小不等的巖石顆粒，其繞土星的運(yùn)動 可視為圓周運(yùn)動其中有兩個巖石顆粒 A 和 B 與土星中心的距 離分別為 rA8.0104 km 和 rB1.2105 km.忽略所有巖石顆 粒間的相互作用求：(結(jié)果可用根式表示),(1)巖石顆粒 A 和 B 的線速度之比； (2)巖石顆粒 A 和 B 的周期之比,解：(1)設(shè)土星的質(zhì)量為 M0，巖石顆粒的質(zhì)量為 m，巖石顆 粒距土星中心的距離為 r，線速度為 v，根據(jù)牛頓第二定律和萬,自轉(zhuǎn)的影響，則星球?qū)ξ矬w的萬有引力等于物體的重力，有G,“黃金代換”的理解與運(yùn)用,若已知星球表面的重力加速度 g 和星球的半徑 R，忽略星球,Mm,R2,mg，所以 GMgR2，此式是在有關(guān)計(jì)算中常用到的一個替換關(guān) 系，稱為“黃金代換”,(1)若物體繞星球表面(忽略物體離星球表面的高度)做勻速圓 周運(yùn)動，則軌道半徑近似地認(rèn)為是星球半徑 R，重力加速度為星 球表面的重力加速度 g；,(2)若物體在離星球表面 h