第6章 4 萬有引力理論的成就ppt課件

1、第六章4萬有引力實際的成就學(xué)習(xí)目的 1.1.了解萬有引力定律在天文學(xué)上的重要運用. .2.2.了解“計算天體質(zhì)量的根本思緒. .3.3.了解地球?qū)Φ孛嫖矬w的萬有引力與重力的區(qū)別和聯(lián)絡(luò). .內(nèi)容索引自主預(yù)習(xí)梳理 重點知識探求 當堂達標檢測自主預(yù)習(xí)梳理1.稱量地球的質(zhì)量(1)思緒：地球外表的物體，假設(shè)不思索地球自轉(zhuǎn)，物體的重力等于_ .(2)關(guān)系式：mg .(3)結(jié)果：M ，只需知道g、R、G的值，就可計算出地球的質(zhì)量.一、計算天體的質(zhì)量一、計算天體的質(zhì)量 地球?qū)ξ矬w的萬有引力2.太陽質(zhì)量的計算( 1 ) 思 緒 ： 質(zhì) 量 為 m 的 行 星 繞 太 陽 做 勻 速 圓 周 運 動 時 ，_ 充

2、任向心力.(2)關(guān)系式： .(3)結(jié)論：M ，只需知道行星繞太陽運動的周期T和半徑r就可以計算出太陽的質(zhì)量.(4)推行：假設(shè)知衛(wèi)星繞行星運動的周期T和衛(wèi)星與行星之間的間隔r，可計算行星的質(zhì)量M. 行星與太陽間的萬有引力二、發(fā)現(xiàn)未知天體二、發(fā)現(xiàn)未知天體1.海王星的發(fā)現(xiàn)：英國劍橋大學(xué)的學(xué)生 和法國年輕的天文學(xué)家 根據(jù)天王星的觀測資料，利用萬有引力定律計算出天王星外“新行星的軌道.1846年9月23日，德國的 在勒維耶預(yù)言的位置附近發(fā)現(xiàn)了這顆行星海王星.2.其他天體的發(fā)現(xiàn)：近100年來，人們在海王星的軌道之外又發(fā)現(xiàn)了 、鬩神星等幾個較大的天體.亞當斯勒維耶伽勒冥王星1.判別以下說法的正誤.(1)地球

3、外表的物體的重力必然等于地球?qū)λ娜f有引力.( )(2)假設(shè)只知道某行星繞太陽做圓周運動的半徑，那么可以求出太陽的質(zhì)量.( )(3)知地球繞太陽轉(zhuǎn)動的周期和軌道半徑，可以求出地球的質(zhì)量.( )(4)天王星是根據(jù)萬有引力定律計算的軌道而發(fā)現(xiàn)的.( )(5)牛頓根據(jù)萬有引力定律計算出了海王星的軌道.( )(6)海王星、冥王星的發(fā)現(xiàn)闡明了萬有引力實際在太陽系內(nèi)的正確性.( )即學(xué)即用即學(xué)即用2.知引力常量G6.671011 Nm2/kg2，重力加速度g9.8 m/s2，地球半徑R6.4106 m，那么可知地球的質(zhì)量約為A.21018 kg B.21020 kgC.61022 kg D.61024 k

4、g答案重點知識探求一、天體質(zhì)量和密度的計算導(dǎo)學(xué)探求導(dǎo)學(xué)探求1.卡文迪許在實驗室測出了引力常量G的值，他稱本人是“可以稱量地球質(zhì)量的人.(1)他丈量的根據(jù)是什么？答案答案假設(shè)忽略地球自轉(zhuǎn)的影響，在地球外表上物體遭到的重力等于地答案假設(shè)忽略地球自轉(zhuǎn)的影響，在地球外表上物體遭到的重力等于地球?qū)ξ矬w的萬有引力球?qū)ξ矬w的萬有引力.(2)假設(shè)還知地球外表重力加速度g，地球半徑R，求地球的質(zhì)量和密度.答案2.假設(shè)知道地球繞太陽的公轉(zhuǎn)周期T和它與太陽的間隔r，能求出太陽的質(zhì)量嗎？假設(shè)要求太陽的密度，還需求哪些量？答案天體質(zhì)量和密度的計算方法知識深化知識深化 “自力更生法”“借助外援法”情景已知天體(如地球)的

5、半徑R和天體(如地球)表面的重力加速度g行星或衛(wèi)星繞中心天體做勻速圓周運動思路物體的重力近似等于天體(如地球)與物體間的萬有引力：行星或衛(wèi)星受到的萬有引力充當向心力：天體質(zhì)量天體(如地球)質(zhì)量：中心天體質(zhì)量：天體密度說明利用 求M是忽略了天體自轉(zhuǎn)，且g為天體表面的重力加速度由F引F向求M，求得的是中心天體的質(zhì)量，而不是做圓周運動的天體質(zhì)量例例1假設(shè)在半徑為假設(shè)在半徑為R的某天體上發(fā)射一顆該天體的衛(wèi)星的某天體上發(fā)射一顆該天體的衛(wèi)星.假設(shè)它貼近該假設(shè)它貼近該天體的外表做勻速圓周運動的周期為天體的外表做勻速圓周運動的周期為T1，知萬有引力常量為，知萬有引力常量為G.(1)那么該天體的密度是多少？那么

6、該天體的密度是多少？解析答案解析設(shè)衛(wèi)星的質(zhì)量為解析設(shè)衛(wèi)星的質(zhì)量為m，天體的質(zhì)量為，天體的質(zhì)量為M.(2)假設(shè)這顆衛(wèi)星距該天體外表的高度為h，測得衛(wèi)星在該處做圓周運動的周期為T2，那么該天體的密度又是多少？解析答案解析衛(wèi)星距天體外表的高度為解析衛(wèi)星距天體外表的高度為h時，忽略自轉(zhuǎn)有時，忽略自轉(zhuǎn)有留意區(qū)分R、r、h的意義：普通情況下，R指中心天體的半徑，r指行星或衛(wèi)星的軌道半徑，h指衛(wèi)星間隔星球外表的高度，rRh.特別提示特別提示針對訓(xùn)練過去幾千年來，人類對行星的認識與研討僅限于太陽系內(nèi)，針對訓(xùn)練過去幾千年來，人類對行星的認識與研討僅限于太陽系內(nèi)，行星行星“51 peg b的發(fā)現(xiàn)拉開了研討太陽系外

7、行星的序幕的發(fā)現(xiàn)拉開了研討太陽系外行星的序幕.“51 peg b繞繞其中心恒星做勻速圓周運動，周期約為其中心恒星做勻速圓周運動，周期約為4天，軌道半徑約為地球繞太陽運天，軌道半徑約為地球繞太陽運動半徑的動半徑的 .該中心恒星與太陽的質(zhì)量的比值約為該中心恒星與太陽的質(zhì)量的比值約為A. B.1 C.5 D.10答案解析例例2有一星球的密度與地球一樣，但它外表處的重力加速度是地球外有一星球的密度與地球一樣，但它外表處的重力加速度是地球外表重力加速度的表重力加速度的4倍，求：倍，求：(1)星球半徑與地球半徑之比；星球半徑與地球半徑之比；答案答案答案4 1解析(2)星球質(zhì)量與地球質(zhì)量之比.答案答案答案6

8、4 1解析(1)物體在普通位置時Fmr2，F(xiàn)、F引、G不在一條直線上，重力G與萬有引力F引方向有偏向，重力大小二、物體所受地球的引力與重力的關(guān)系1.物體在地球外表上所受引力與重力的關(guān)系地球在不停地自轉(zhuǎn)，地球上的物體隨著地球自轉(zhuǎn)而做圓周運動，做圓周運動需求一個向心力，所以重力不直接等于萬有引力而近似等于萬有引力，如圖1，萬有引力為F引，重力為G，自轉(zhuǎn)向心力為F.當然，真實情況不會有這么大偏向.圖1(3)當物體在兩極時F0(2)當物體在赤道上時，F(xiàn)到達最大值Fmax，F(xiàn)maxmR2，此時重力最??；可見只需在兩極處重力等于萬有引力，其他位置重力小于萬有引力.(4)由于地球自轉(zhuǎn)角速度很小，自轉(zhuǎn)所需向心

9、力很小，普通情況下以為重力近似等于萬有引力， g為地球外表的重力加速度.2.重力與高度的關(guān)系假設(shè)間隔地面的高度為h，那么 (R為地球半徑，g為離地面h高度處的重力加速度).所以在同一緯度距地面越高，物體的重力加速度越小，那么物體所受的重力也越小.例例3我國航天技術(shù)飛速開展，想象數(shù)年后宇航員登上了某星球外表我國航天技術(shù)飛速開展，想象數(shù)年后宇航員登上了某星球外表.宇航宇航員從距該星球外表高度為員從距該星球外表高度為h處，沿程度方向以初速度處，沿程度方向以初速度v拋出一小球，測得小拋出一小球，測得小球做平拋運動的程度間隔為球做平拋運動的程度間隔為L，知該星球的半徑為，知該星球的半徑為R，引力常量為，

10、引力常量為G.求：求：(1)該星球外表的重力加速度；該星球外表的重力加速度；解析答案(2)該星球的平均密度.解析答案當堂達標檢測1.(天體質(zhì)量的計算)知引力常量G、月球中心到地球中心的間隔R和月球繞地球運轉(zhuǎn)的周期T，僅利用這三個數(shù)據(jù)，可以估算出的物理量有A.月球的質(zhì)量 B.地球的質(zhì)量C.地球的半徑 D.地球的密度1234答案解析2.(天體的質(zhì)量和密度的計算)一艘宇宙飛船繞一個不知名的行星外表飛行，要測定該行星的密度，僅僅需求A.測定飛船的運轉(zhuǎn)周期 B.測定飛船的環(huán)繞半徑C.測定行星的體積 D.測定飛船的運轉(zhuǎn)速度解析答案12343.(地球外表的萬有引力與重力的關(guān)系)地球可近似看成球形，由于地球外

11、表上物體都隨地球自轉(zhuǎn)，所以有A.物體在赤道處遭到的地球引力等于兩極處，而重力小于兩極處B.赤道處的角速度比南緯30大C.地球上物體的向心加速度都指向地心，且赤道上物體的向心加速度比 兩極處大D.地面上的物體隨地球自轉(zhuǎn)時提供向心力的是重力答案解析1234解析由解析由 可知，假設(shè)地球看成球形，那么物體在地球外表上任何可知，假設(shè)地球看成球形，那么物體在地球外表上任何位置遭到的地球引力都相等，此引力的兩個分力一個是物體的重力，另一個位置遭到的地球引力都相等，此引力的兩個分力一個是物體的重力，另一個是物體隨地球自轉(zhuǎn)所需的向心力是物體隨地球自轉(zhuǎn)所需的向心力.在赤道上，向心力最大，重力最小，在赤道上，向心力最大，重力最小，A對對.地球各處的角速度均等于地球自轉(zhuǎn)的角速度，地球各處的角速度均等于地球自轉(zhuǎn)的角速度，B錯錯.地球上只需赤道上的物體向心加速度指向地心，其他位置的向心加速度均不地球上只需赤道上的物體向心加速度指向地心，其他位置的向心加速度均不指向地心，指向地心，C錯錯.地面上物體隨地球自轉(zhuǎn)的向心力是萬有引力與地面支持力的合力，地面上物體隨地球自轉(zhuǎn)的向心力是萬有引力與地面支持力的合力，D錯錯.12344.(物體的運動與萬有引力的結(jié)合)宇航員在