萬(wàn)有引力課件

第二節(jié)萬(wàn)有引力定律的應(yīng)用第二節(jié)萬(wàn)有引力定律的應(yīng)用1復(fù)習(xí)回顧萬(wàn)有引力定律：復(fù)習(xí)回顧萬(wàn)有引力定律：2關(guān)于天體運(yùn)動(dòng)規(guī)律的計(jì)算：物理模型：運(yùn)動(dòng)天體（看作質(zhì)點(diǎn)）圍繞中心天體（不能看作質(zhì)點(diǎn)）做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。基本方法：把天體的運(yùn)動(dòng)看成是勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其所需向心力由萬(wàn)有引力提供。關(guān)于天體運(yùn)動(dòng)規(guī)律的計(jì)算：3萬(wàn)有引力課件4萬(wàn)有引力課件5萬(wàn)有引力課件6問(wèn)題：在天文學(xué)上，像太陽(yáng)、地球這些天體我們無(wú)法直接測(cè)定它們的質(zhì)量，那么我們能否通過(guò)萬(wàn)有引力定律的學(xué)習(xí)來(lái)找到計(jì)算天體的質(zhì)量方法呢？問(wèn)題：在天文學(xué)上，像太陽(yáng)、地球這些天體我們無(wú)7一.計(jì)算天體的質(zhì)量★討論與交流：若月球圍繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其周期為T，月球到地心的距離為r。你能從這些條件出發(fā)，應(yīng)用萬(wàn)有引力定律計(jì)算出地球的質(zhì)量嗎？我計(jì)算的基本思路：`一.計(jì)算天體的質(zhì)量★討論與交流：`8基本思路：過(guò)程和結(jié)果：歸納：月亮繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，由萬(wàn)有引力提供向心力，據(jù)可列方程求出地球的質(zhì)量知道環(huán)繞天體離中心天體的距離r，周期T，再利用F萬(wàn)＝F向列式解方程。如何測(cè)地球的質(zhì)量？基本思路：過(guò)程和結(jié)果：歸納：月亮繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，由萬(wàn)有9【例1】地球和月球中心的距離大約是4×108m，估算地球的質(zhì)量為

(結(jié)果保留一位有效數(shù)字).【例1】地球和月球中心的距離大約是4×108m，估算地球的質(zhì)10月球繞地球一周大約是30天，其周期T=30×２４×３６００s=2.6×１０6s，萬(wàn)有引力提供向心力，即Gm月m地/r２=m月(2/T)２r,得:m地=42r3/(GT2)=4×3.14２×(4×10８)３/[6.67×１０-11×(2.6×106）2]=6×1024kg.【解析】月球繞地球的運(yùn)動(dòng)可近似看成勻速圓周運(yùn)動(dòng)，月球繞地球一周大約是30天，其周期萬(wàn)有引力提供向心力，即Gm11【解題回顧】在一些天體運(yùn)動(dòng)的估算題中，常存有一些條件是隱含的，應(yīng)能夠熟練應(yīng)用.比如地球表面物體受到的地球引力近似等于重力.地球自轉(zhuǎn)的周期約24h，公轉(zhuǎn)周期365天，月球繞地球的運(yùn)動(dòng)周期約為30天.地球表面的重力加速度g=9.8m/s２.【解題回顧】在一些天體運(yùn)動(dòng)的估算題中，常存有一些條件是隱含的122、計(jì)算中心天體的質(zhì)量M、方法（1）某星體m圍繞中心天體M做圓周運(yùn)動(dòng)的周期為T，圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑為r

（2）某星體m圍繞中心天體M做圓周運(yùn)動(dòng)的線速度為v，圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑為r

（3）某星體m圍繞中心天體M做圓周運(yùn)動(dòng)的線速度為v，圓周運(yùn)動(dòng)的周期為T2、計(jì)算中心天體的質(zhì)量M、方法（1）某星體m圍繞中心天體M做13設(shè)地球表面物體m受到的重力近似等于地球給它的萬(wàn)有引力則有：已知地球表面重力加速度為g,地球半徑為R，萬(wàn)有引力恒量為G，用以上各量表示地球質(zhì)量M=？G=mg設(shè)地球表面物體m受到的重力近似等于地球給它的萬(wàn)有142、計(jì)算中心天體的質(zhì)量M、方法（4）已知中心天體的半徑R和表面g黃金代換式在研究衛(wèi)星的問(wèn)題中，若已知中心天體表面的重力加速度g0時(shí)，常運(yùn)用GM＝g0R2作為橋梁，可以把“地上”和“天上”聯(lián)系起來(lái)。由于這種代換的作用巨大，此時(shí)通常稱為黃金代換式。

2、計(jì)算中心天體的質(zhì)量M、方法（4）已知中心天體的半徑R和表15例1：利用下列哪組數(shù)據(jù)，可以計(jì)算出地球的質(zhì)量：(已知萬(wàn)有引力恒量)A、已知地球的半徑R和地面的重力加速度gB、已知衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑r和周期TC、已知地球繞太陽(yáng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑r和線速度vD、已知衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的線速度v和周期T說(shuō)明：根據(jù)地球衛(wèi)星繞地球運(yùn)行的參數(shù)（如周期、軌道半徑），能推算出地球的質(zhì)量，但不能推算衛(wèi)星的質(zhì)量；根據(jù)行星繞太陽(yáng)運(yùn)行的參數(shù)，能推算太陽(yáng)的質(zhì)量，但不能推算行星的質(zhì)量。例1：利用下列哪組數(shù)據(jù)，可以計(jì)算出地球的質(zhì)量：(已知萬(wàn)有引力16萬(wàn)有引力定律的應(yīng)用

基本方法：應(yīng)用時(shí)可根據(jù)實(shí)際情況，選用適當(dāng)?shù)墓竭M(jìn)行分析或計(jì)算G=mg

把天體（或人造衛(wèi)星）的運(yùn)動(dòng)看成是勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其所需向心力由萬(wàn)有引力提供．萬(wàn)有引力定律的應(yīng)用基本方法：應(yīng)用時(shí)可根據(jù)實(shí)際情況，選用適17若已知行星繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)的半徑為r，公轉(zhuǎn)的周期為T，萬(wàn)有引力恒量G則由此可求出（）

A.某行星的質(zhì)量 B.太陽(yáng)的質(zhì)量

C.某行星的密度 D.太陽(yáng)的密度

若已知行星繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)的半徑為r，公轉(zhuǎn)的周期為T，萬(wàn)有引力恒量18萬(wàn)有引力課件19中心天體密度中心天體密度20已知地球表面的重力加速度為g，地球半徑為R，萬(wàn)有引力恒量為G，如果不考慮地球自轉(zhuǎn)的影響，用以上各量表示，地球的平均密度是多少？另一種求密度已知地球表面的重力加速度為g，地球半徑為R，萬(wàn)有引力恒量為G21中子星星體密度的求解練習(xí)

中子星是恒星演化過(guò)程的一種可能結(jié)果，它的密度很大?，F(xiàn)有一中子星，觀測(cè)到它的自轉(zhuǎn)周期為Ｔ，問(wèn)該中子星的最小密度應(yīng)是多少才能維持該星的穩(wěn)定，不致因自轉(zhuǎn)而瓦解。引力常數(shù)Ｇ

中子星星體密度的求解練習(xí)22解：設(shè)想中子星赤道處一小塊物質(zhì)繞自轉(zhuǎn)軸做圓周運(yùn)動(dòng)，只有當(dāng)它受到的萬(wàn)有引力大于或等于它隨星體所需的向心力時(shí)，中子星才不會(huì)瓦解。設(shè)中子星的最小密度為ρ，質(zhì)量為Ｍ，半徑為Ｒ，，位于赤道處的小物塊質(zhì)量為ｍ，則根據(jù)萬(wàn)有引力定律和向心力公式得

解：設(shè)想中子星赤道處一小塊物質(zhì)繞自轉(zhuǎn)軸做圓周運(yùn)動(dòng)，只有當(dāng)它受23二.理論的威力：預(yù)測(cè)未知天體★海王星的發(fā)現(xiàn)過(guò)程：

兩星的發(fā)現(xiàn)說(shuō)明：萬(wàn)有引力定律不僅能對(duì)觀察的天體運(yùn)動(dòng)作出解釋，而且能預(yù)言未觀察到的天體的存在，這是理論指導(dǎo)實(shí)踐的典型事例。二.理論的威力：預(yù)測(cè)未知天體★海王星的發(fā)現(xiàn)過(guò)程：兩星的發(fā)24水星Mercury水星25金星Venus金星26地球Earth太陽(yáng)系中密度最大的星體地球太陽(yáng)系中密度最大的星體27火星Mars火星28木星Jupiter木星29土星Saturn土星30天王星Uranus1781年赫歇爾用望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)了太陽(yáng)系第七顆行星――天王星以后，科學(xué)家經(jīng)過(guò)多年的努力，希望能發(fā)現(xiàn)第八顆行星，但是半個(gè)多世紀(jì)過(guò)去了，仍然一無(wú)所獲。天王星1781年赫歇爾用望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)了太陽(yáng)系第七顆行星――天31閱讀探究（3min)1、人們發(fā)現(xiàn)天王星的實(shí)際軌道與由萬(wàn)有引力算出的理論軌道有較大的偏差，引發(fā)了人們的各種猜想，你能舉出一個(gè)你印象較深刻的“猜想”嗎？為什么？2、你覺得勒維烈和亞當(dāng)斯能發(fā)現(xiàn)新的行星——海王星，最難能可貴的是什么？對(duì)促進(jìn)你的學(xué)習(xí)有什么啟迪？3、美國(guó)天文學(xué)家湯苞利用什么方法發(fā)現(xiàn)了第九顆行星——冥王星？4、本文中的科學(xué)家都有了一種共同的科學(xué)研究方法，你知道是什么方法嗎？閱讀探究（3min)1、人們發(fā)現(xiàn)天王星的實(shí)際軌道與由萬(wàn)有引力32提出問(wèn)題猜想與假設(shè)制定計(jì)劃，收集數(shù)據(jù)計(jì)算結(jié)果與實(shí)際數(shù)據(jù)對(duì)照重復(fù)進(jìn)行，直到理論與實(shí)際相符問(wèn)題解決誤差是由于天王星外側(cè)的一顆未知的行星的吸引而產(chǎn)生的??！天王星的觀察軌道為什么與由“萬(wàn)有引力定律”計(jì)算出來(lái)的理論軌道存在較大的誤差？？提出問(wèn)題猜想與假設(shè)制定計(jì)劃，收集數(shù)據(jù)計(jì)算結(jié)果與實(shí)際數(shù)據(jù)對(duì)照重33海王星Neptune海王星34冥王星Pluto海王星、冥王星的發(fā)現(xiàn)：讓人們感受到萬(wàn)有引力定律的巨大威力，徹底消除了人們對(duì)牛頓引力學(xué)說(shuō)的懷疑。冥王星海王星、冥王星的發(fā)現(xiàn)：讓人們感35萬(wàn)有引力課件36萬(wàn)有引力課件37作業(yè)

學(xué)習(xí)冊(cè)69頁(yè)15

優(yōu)化76頁(yè)3（1）作業(yè)

學(xué)習(xí)冊(cè)69頁(yè)15

優(yōu)化76頁(yè)3（1）38萬(wàn)有引力課件39第二節(jié)萬(wàn)有引力定律的應(yīng)用第二節(jié)萬(wàn)有引力定律的應(yīng)用40復(fù)習(xí)回顧萬(wàn)有引力定律：復(fù)習(xí)回顧萬(wàn)有引力定律：41關(guān)于天體運(yùn)動(dòng)規(guī)律的計(jì)算：物理模型：運(yùn)動(dòng)天體（看作質(zhì)點(diǎn)）圍繞中心天體（不能看作質(zhì)點(diǎn)）做勻速圓周運(yùn)動(dòng)?；痉椒ǎ喊烟祗w的運(yùn)動(dòng)看成是勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其所需向心力由萬(wàn)有引力提供。關(guān)于天體運(yùn)動(dòng)規(guī)律的計(jì)算：42萬(wàn)有引力課件43萬(wàn)有引力課件44萬(wàn)有引力課件45問(wèn)題：在天文學(xué)上，像太陽(yáng)、地球這些天體我們無(wú)法直接測(cè)定它們的質(zhì)量，那么我們能否通過(guò)萬(wàn)有引力定律的學(xué)習(xí)來(lái)找到計(jì)算天體的質(zhì)量方法呢？問(wèn)題：在天文學(xué)上，像太陽(yáng)、地球這些天體我們無(wú)46一.計(jì)算天體的質(zhì)量★討論與交流：若月球圍繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其周期為T，月球到地心的距離為r。你能從這些條件出發(fā)，應(yīng)用萬(wàn)有引力定律計(jì)算出地球的質(zhì)量嗎？我計(jì)算的基本思路：`一.計(jì)算天體的質(zhì)量★討論與交流：`47基本思路：過(guò)程和結(jié)果：歸納：月亮繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，由萬(wàn)有引力提供向心力，據(jù)可列方程求出地球的質(zhì)量知道環(huán)繞天體離中心天體的距離r，周期T，再利用F萬(wàn)＝F向列式解方程。如何測(cè)地球的質(zhì)量？基本思路：過(guò)程和結(jié)果：歸納：月亮繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，由萬(wàn)有48【例1】地球和月球中心的距離大約是4×108m，估算地球的質(zhì)量為

(結(jié)果保留一位有效數(shù)字).【例1】地球和月球中心的距離大約是4×108m，估算地球的質(zhì)49月球繞地球一周大約是30天，其周期T=30×２４×３６００s=2.6×１０6s，萬(wàn)有引力提供向心力，即Gm月m地/r２=m月(2/T)２r,得:m地=42r3/(GT2)=4×3.14２×(4×10８)３/[6.67×１０-11×(2.6×106）2]=6×1024kg.【解析】月球繞地球的運(yùn)動(dòng)可近似看成勻速圓周運(yùn)動(dòng)，月球繞地球一周大約是30天，其周期萬(wàn)有引力提供向心力，即Gm50【解題回顧】在一些天體運(yùn)動(dòng)的估算題中，常存有一些條件是隱含的，應(yīng)能夠熟練應(yīng)用.比如地球表面物體受到的地球引力近似等于重力.地球自轉(zhuǎn)的周期約24h，公轉(zhuǎn)周期365天，月球繞地球的運(yùn)動(dòng)周期約為30天.地球表面的重力加速度g=9.8m/s２.【解題回顧】在一些天體運(yùn)動(dòng)的估算題中，常存有一些條件是隱含的512、計(jì)算中心天體的質(zhì)量M、方法（1）某星體m圍繞中心天體M做圓周運(yùn)動(dòng)的周期為T，圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑為r

（2）某星體m圍繞中心天體M做圓周運(yùn)動(dòng)的線速度為v，圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑為r

（3）某星體m圍繞中心天體M做圓周運(yùn)動(dòng)的線速度為v，圓周運(yùn)動(dòng)的周期為T2、計(jì)算中心天體的質(zhì)量M、方法（1）某星體m圍繞中心天體M做52設(shè)地球表面物體m受到的重力近似等于地球給它的萬(wàn)有引力則有：已知地球表面重力加速度為g,地球半徑為R，萬(wàn)有引力恒量為G，用以上各量表示地球質(zhì)量M=？G=mg設(shè)地球表面物體m受到的重力近似等于地球給它的萬(wàn)有532、計(jì)算中心天體的質(zhì)量M、方法（4）已知中心天體的半徑R和表面g黃金代換式在研究衛(wèi)星的問(wèn)題中，若已知中心天體表面的重力加速度g0時(shí)，常運(yùn)用GM＝g0R2作為橋梁，可以把“地上”和“天上”聯(lián)系起來(lái)。由于這種代換的作用巨大，此時(shí)通常稱為黃金代換式。

2、計(jì)算中心天體的質(zhì)量M、方法（4）已知中心天體的半徑R和表54例1：利用下列哪組數(shù)據(jù)，可以計(jì)算出地球的質(zhì)量：(已知萬(wàn)有引力恒量)A、已知地球的半徑R和地面的重力加速度gB、已知衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑r和周期TC、已知地球繞太陽(yáng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑r和線速度vD、已知衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的線速度v和周期T說(shuō)明：根據(jù)地球衛(wèi)星繞地球運(yùn)行的參數(shù)（如周期、軌道半徑），能推算出地球的質(zhì)量，但不能推算衛(wèi)星的質(zhì)量；根據(jù)行星繞太陽(yáng)運(yùn)行的參數(shù)，能推算太陽(yáng)的質(zhì)量，但不能推算行星的質(zhì)量。例1：利用下列哪組數(shù)據(jù)，可以計(jì)算出地球的質(zhì)量：(已知萬(wàn)有引力55萬(wàn)有引力定律的應(yīng)用

基本方法：應(yīng)用時(shí)可根據(jù)實(shí)際情況，選用適當(dāng)?shù)墓竭M(jìn)行分析或計(jì)算G=mg

把天體（或人造衛(wèi)星）的運(yùn)動(dòng)看成是勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其所需向心力由萬(wàn)有引力提供．萬(wàn)有引力定律的應(yīng)用基本方法：應(yīng)用時(shí)可根據(jù)實(shí)際情況，選用適56若已知行星繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)的半徑為r，公轉(zhuǎn)的周期為T，萬(wàn)有引力恒量G則由此可求出（）

A.某行星的質(zhì)量 B.太陽(yáng)的質(zhì)量

C.某行星的密度 D.太陽(yáng)的密度

若已知行星繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)的半徑為r，公轉(zhuǎn)的周期為T，萬(wàn)有引力恒量57萬(wàn)有引力課件58中心天體密度中心天體密度59已知地球表面的重力加速度為g，地球半徑為R，萬(wàn)有引力恒量為G，如果不考慮地球自轉(zhuǎn)的影響，用以上各量表示，地球的平均密度是多少？另一種求密度已知地球表面的重力加速度為g，地球半徑為R，萬(wàn)有引力恒量為G60中子星星體密度的求解練習(xí)

中子星是恒星演化過(guò)程的一種可能結(jié)果，它的密度很大?，F(xiàn)有一中子星，觀測(cè)到它的自轉(zhuǎn)周期為Ｔ，問(wèn)該中子星的最小密度應(yīng)是多少才能維持該星的穩(wěn)定，不致因自轉(zhuǎn)而瓦解。引力常數(shù)Ｇ

中子星星體密度的求解練習(xí)61解：設(shè)想中子星赤道處一小塊物質(zhì)繞自轉(zhuǎn)軸做圓周運(yùn)動(dòng)，只有當(dāng)它受到的萬(wàn)有引力大于或等于它隨星體所需的向心力時(shí)，中子星才不會(huì)瓦解。設(shè)中子星的最小密度為ρ，質(zhì)量為Ｍ，半徑為Ｒ，，位于赤道處的小物塊質(zhì)量為ｍ，則根據(jù)萬(wàn)有引力定律和向心力公式得

解：設(shè)想中子星赤道處一小塊物質(zhì)繞自轉(zhuǎn)軸做圓周運(yùn)動(dòng)，只有當(dāng)它受62二.理論的威力：預(yù)測(cè)未知天體★海王星的發(fā)現(xiàn)過(guò)程：

兩星的發(fā)現(xiàn)說(shuō)明：萬(wàn)有引力定律不僅能對(duì)觀察的天體運(yùn)動(dòng)作出解釋，而且能預(yù)言未觀察到的天體的存在，這是理論指導(dǎo)實(shí)踐的典型事例。二.理論的威力：預(yù)測(cè)未知天體★海王星的發(fā)現(xiàn)過(guò)程：兩星的發(fā)63水星Mercury水星64金星Venus金星65地球Earth太陽(yáng)系中密度最大的星體地球太陽(yáng)系中密度最大的星體66火星Mars火星67木星Jupiter木星68土星Saturn土星69天王星Uranus1781年赫歇爾用望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)了太陽(yáng)系第七顆行星――天王星以后，科學(xué)