高一物理萬有引力在天文學上的應用(1)ppt課件

1、1、了解萬有引力定律在天文學上的主要、了解萬有引力定律在天文學上的主要應用；應用；2、會用萬有引力定律計算天體的質(zhì)量。、會用萬有引力定律計算天體的質(zhì)量。rf)2(m4mrmvmrma22222TT1、向心里計算公式、向心里計算公式2、萬有引力定律的內(nèi)容、萬有引力定律的內(nèi)容（自然界中任何兩個物體都是相互（自然界中任何兩個物體都是相互吸引的，引力的的大小跟這兩個吸引的，引力的的大小跟這兩個物體的乘積成正比，跟它們距離物體的乘積成正比，跟它們距離的二次方成正比。）的二次方成正比。）2rMmGF 天體之間的作用力，主要是萬天體之間的作用力，主要是萬有引力，萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)萬有有引力，萬有引力定律的發(fā)

2、現(xiàn)萬有引力定律對天文學的發(fā)展起到了巨引力定律對天文學的發(fā)展起到了巨大的作用。下面我們舉例來說明萬大的作用。下面我們舉例來說明萬有引力在天文學上的應用。有引力在天文學上的應用。學習目標完成過程：學習目標完成過程：新課教學新課教學 基本思路： 把行星(或衛(wèi)星)繞中心天體的運動近似看成是勻速圓周運動，則行星(或衛(wèi)星)做勻速圓周運動的向心力由恒星與行星間（行星與衛(wèi)星間）的萬有引力提供。根據(jù)行星(或衛(wèi)星)運動的情況，求出行星(或衛(wèi)星)的相信加速度，而向心力是由萬有引力提供的，這樣，列出方程即可求得中心天體（恒星或行星）的質(zhì)量。(一一)、天體質(zhì)量的計算、天體質(zhì)量的計算應用萬有引力定律可以計算天體的質(zhì)量。應

3、用萬有引力定律可以計算天體的質(zhì)量。設設:：中心天體質(zhì)量為：中心天體質(zhì)量為M，行星，行星(或衛(wèi)星或衛(wèi)星)的質(zhì)量為的質(zhì)量為m，行星，行星(或衛(wèi)星或衛(wèi)星)與中心天與中心天體之間的距離為體之間的距離為r，行星，行星(或衛(wèi)星或衛(wèi)星)的的公轉(zhuǎn)周期為公轉(zhuǎn)周期為T。1、利用行星、利用行星(或衛(wèi)星或衛(wèi)星)繞中心天體做勻繞中心天體做勻速圓周運動的半徑速圓周運動的半徑r和周期和周期T求中心求中心天體的質(zhì)量：天體的質(zhì)量： 232222r4Mr4GTTmrMmG得由2、利用行星(或衛(wèi)星)繞中心天體做勻速圓周運動的半徑r和線速度v求中心天體的質(zhì)量：GMMG222rvrmvrm得由3、利用行星(或衛(wèi)星)繞中心天體做勻速圓周

4、運動的周期T和線速度v求中心天體的質(zhì)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(或衛(wèi)星)繞中心天體做勻速圓周運動的半徑r和角速度求中心天體的質(zhì)量：GMMG3222rmrrm得由5、利用天體自身的半徑、利用天體自身的半徑R和其表面處和其表面處的重力加速度的重力加速度g求天體自身的質(zhì)量：求天體自身的質(zhì)量：GRMMG22gmgRm得由例例1把地球繞太陽公轉(zhuǎn)看作是勻速圓周把地球繞太陽公轉(zhuǎn)看作是勻速圓周運動，軌道的平均半徑為運動，

5、軌道的平均半徑為 ，已知引力常量已知引力常量 ，則，則可以估算出太陽的質(zhì)量大約是可以估算出太陽的質(zhì)量大約是 kg。（結(jié)果去取一位有效數(shù)字）。（結(jié)果去取一位有效數(shù)字）km101.5822-11/kgmN106.67G解解r4222TmrMmG解：根據(jù)萬有引力定律和牛頓第二定解：根據(jù)萬有引力定律和牛頓第二定律有律有s103.153600s24365T7由于地球繞太陽公轉(zhuǎn)的周期為由于地球繞太陽公轉(zhuǎn)的周期為:故太陽的質(zhì)量約為：故太陽的質(zhì)量約為：kg102kg1015. 31067. 6105 . 114. 34r4M3027113112232）（）（GT333443RMRMVM（二）天體密度的計算（二

6、）天體密度的計算1、天體質(zhì)量測出后，如果能求出天體的體、天體質(zhì)量測出后，如果能求出天體的體 積，那么天體密度就可以測定了，積，那么天體密度就可以測定了，即即3r43V (天體如果近似看成球體，球體的體積計算天體如果近似看成球體，球體的體積計算公式為公式為)，則，則2、近地衛(wèi)星繞地球公轉(zhuǎn)周期為、近地衛(wèi)星繞地球公轉(zhuǎn)周期為T ,r=R，在，在此次條件下，地球密度的測定公式得到簡此次條件下，地球密度的測定公式得到簡化：即化：即23344332GTRVMGTR GgRMmgRMmG22及3、天體半徑與天體表面重力加速度已知、天體半徑與天體表面重力加速度已知時，由萬有引力定律可知：時，由萬有引力定律可知：

7、GRRVMGR4g3334g2由此得例2、有一球形天體，其自轉(zhuǎn)周期為T，在它的兩極處，用彈簧秤稱得物體重P，在它的赤道處，稱得該物體重P/=0.9P,則該天體的平均密度是多少？解：設被稱重物體的質(zhì)量為m，天體的半徑為r，則在兩極處有： GmMrMmGP22Pr,所以得.1r4P22/TmP在赤道處有：所以 .2，r4)(m2/TPP 2式代入1式得：,)(r42/32TPPGPM3r34而V22/30)(3GTGTPPPVM所以；海王星的發(fā)現(xiàn)是應用萬有引力定律取得輝煌成就的例子。在18世紀，人們已經(jīng)直到太陽系有7個行星，其中1781年發(fā)現(xiàn)的天王星的運行軌道總是與根據(jù)萬有引力定律計算出來的有一定的偏離。當時人們猜測有兩種可能：一種可能是萬有引力定律本身有問題；另一種可能是天王星軌道之外還有尚未發(fā)現(xiàn)的行星，它的存在干擾了天王星的運行，引起了上述偏離。(三三)、發(fā)現(xiàn)未知天體、發(fā)現(xiàn)未知天體 英國劍橋的學生和亞當斯和法國年輕的天文愛好者勒維列根據(jù)對天王星的觀測資料，各自獨立地利用萬有引力定律計算出了這可新行星的軌道。1846年9約23日晚，德國的勒維列預言的位置上發(fā)現(xiàn)了這顆新行星。后來，天文學家把這顆行星命名為海王星。 海王星的發(fā)現(xiàn)，