萬有引力定律的應(yīng)用2

1、萬有引力定律的應(yīng)用課件萬有引力定律的應(yīng)用課件第一頁，共27頁。 萬有引力理論的成就第二頁，共27頁。1.1.了解萬有引力定律在天文學(xué)上的應(yīng)用。了解萬有引力定律在天文學(xué)上的應(yīng)用。 2.2.會(huì)用萬有引力定律計(jì)算天體的質(zhì)量和密度。會(huì)用萬有引力定律計(jì)算天體的質(zhì)量和密度。3.3.掌握綜合運(yùn)用萬有引力定律和圓周運(yùn)動(dòng)學(xué)知識(shí)掌握綜合運(yùn)用萬有引力定律和圓周運(yùn)動(dòng)學(xué)知識(shí)分析具體問題的方法。分析具體問題的方法。 第三頁，共27頁。重點(diǎn)：重點(diǎn)：應(yīng)用萬有引力定律求中心天體的質(zhì)應(yīng)用萬有引力定律求中心天體的質(zhì) 難點(diǎn)：難點(diǎn)： 應(yīng)用萬有引力定律解決實(shí)際問題應(yīng)用萬有引力定律解決實(shí)際問題量、量、 密度。密度。第四頁，共27頁。第五頁

2、，共27頁。一、預(yù)言慧星的回歸n牛頓斷言，行星的運(yùn)動(dòng)規(guī)律同樣適用于慧星，哈雷根據(jù)牛頓的引力理論，對(duì)1682年出現(xiàn)的大慧星的軌道運(yùn)動(dòng)進(jìn)行了計(jì)算，指出了它就是1531年、1607年出現(xiàn)的慧星并預(yù)言它將于1758年再次出現(xiàn)，后來克雷洛計(jì)算出它將于1759年，1986年，2062年光臨地球，這些預(yù)言都得到了證實(shí)。第六頁，共27頁。海王星的軌道由英國(guó)的劍橋海王星的軌道由英國(guó)的劍橋大學(xué)的學(xué)生亞當(dāng)斯和法國(guó)年大學(xué)的學(xué)生亞當(dāng)斯和法國(guó)年輕的天文愛好者勒維耶各自輕的天文愛好者勒維耶各自獨(dú)立計(jì)算出來。獨(dú)立計(jì)算出來。18461846年年9 9月月2323日晚，由德國(guó)的伽勒在勒日晚，由德國(guó)的伽勒在勒維耶預(yù)言的位置附近發(fā)現(xiàn)

3、了維耶預(yù)言的位置附近發(fā)現(xiàn)了這顆行星這顆行星, ,人們稱其為人們稱其為“筆筆尖下發(fā)現(xiàn)的行星尖下發(fā)現(xiàn)的行星”。海王星海王星二二. .預(yù)測(cè)未知天體預(yù)測(cè)未知天體海王星、冥王星的發(fā)現(xiàn)海王星、冥王星的發(fā)現(xiàn)第七頁，共27頁。 當(dāng)時(shí)有兩個(gè)青年當(dāng)時(shí)有兩個(gè)青年英國(guó)的英國(guó)的亞當(dāng)斯和法國(guó)的勒維耶在互不亞當(dāng)斯和法國(guó)的勒維耶在互不知曉的情況下分別進(jìn)行了整整知曉的情況下分別進(jìn)行了整整兩年的工作。兩年的工作。18451845年亞當(dāng)斯先年亞當(dāng)斯先算出結(jié)果，但格林尼治天文臺(tái)算出結(jié)果，但格林尼治天文臺(tái)卻把他的論文束之高閣。卻把他的論文束之高閣。18461846年年9 9月月1818日，勒維耶把結(jié)果寄到了柏林，卻受到了重視。柏林日，

4、勒維耶把結(jié)果寄到了柏林，卻受到了重視。柏林天文臺(tái)的伽勒于天文臺(tái)的伽勒于18461846年年9 9月月2323日晚就進(jìn)行了搜索，并且在離勒日晚就進(jìn)行了搜索，并且在離勒維耶預(yù)報(bào)位置不遠(yuǎn)的地方發(fā)現(xiàn)了這顆新行星。維耶預(yù)報(bào)位置不遠(yuǎn)的地方發(fā)現(xiàn)了這顆新行星。 海王星的發(fā)現(xiàn)使海王星的發(fā)現(xiàn)使哥白尼學(xué)說和牛頓力學(xué)得到了最好的證明。哥白尼學(xué)說和牛頓力學(xué)得到了最好的證明。科學(xué)史上的一段佳話科學(xué)史上的一段佳話 第八頁，共27頁。理論軌道理論軌道實(shí)際軌道實(shí)際軌道 海王星發(fā)現(xiàn)之后，人們發(fā)現(xiàn)它的軌道也與理論計(jì)算的不一海王星發(fā)現(xiàn)之后，人們發(fā)現(xiàn)它的軌道也與理論計(jì)算的不一致。于是幾位學(xué)者用亞當(dāng)斯和勒維致。于是幾位學(xué)者用亞當(dāng)斯和勒維

5、耶耶列的方法預(yù)言另一顆行星的列的方法預(yù)言另一顆行星的存在。存在。 在預(yù)言提出之后，在預(yù)言提出之后，19301930年年3 3月月1414日，湯博發(fā)現(xiàn)了這顆日，湯博發(fā)現(xiàn)了這顆行行星星冥王星。冥王星。第九頁，共27頁。第十頁，共27頁。. .科學(xué)真是迷人科學(xué)真是迷人一百多年前一百多年前, ,英國(guó)人卡文迪許用他自己設(shè)計(jì)的扭秤，英國(guó)人卡文迪許用他自己設(shè)計(jì)的扭秤，“第一次稱第一次稱出了地球的質(zhì)量出了地球的質(zhì)量”。 第十一頁，共27頁。1.1.卡文迪許為什么說自己的實(shí)驗(yàn)是卡文迪許為什么說自己的實(shí)驗(yàn)是“稱量地球的重量（質(zhì)量）稱量地球的重量（質(zhì)量）”？請(qǐng)你解釋一下原因。？請(qǐng)你解釋一下原因。 不考慮地球自轉(zhuǎn)的影

6、響不考慮地球自轉(zhuǎn)的影響 M M是地球質(zhì)量，是地球質(zhì)量，r r是物體距地心的距離，是物體距地心的距離，即地球半徑即地球半徑R R GgRGgrM22重力加速度重力加速度g g和地球半徑和地球半徑R R在卡文迪許之前就知道了，一旦測(cè)得在卡文迪許之前就知道了，一旦測(cè)得引力常量引力常量G G，則可以算出地球質(zhì)量，則可以算出地球質(zhì)量M M。 2rMmGmg 三三. .計(jì)算天體的質(zhì)量計(jì)算天體的質(zhì)量 第十二頁，共27頁。第十三頁，共27頁。第十四頁，共27頁。第十五頁，共27頁。中心天體中心天體M轉(zhuǎn)動(dòng)天體轉(zhuǎn)動(dòng)天體m軌道半經(jīng)軌道半經(jīng)r天體半經(jīng)天體半經(jīng)R第十六頁，共27頁。第十七頁，共27頁。第十八頁，共27頁

7、。小結(jié)：求天體質(zhì)量的方法小結(jié)：求天體質(zhì)量的方法 衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng) 22mvMmGrr2v rMG需要條件：月球線速度需要條件：月球線速度v v； 月球軌道半徑月球軌道半徑r r。 22MmmrGr2 3rMG需要條件：月球角速度需要條件：月球角速度； 月球軌道半徑月球軌道半徑r r。 2224rMmGrTm2324GTrM需要條件：月球公轉(zhuǎn)周期需要條件：月球公轉(zhuǎn)周期T T； 月球軌道半徑月球軌道半徑r r。 方法一方法一第十九頁，共27頁。2RMmGmgGM=gR2黃金代換式黃金代換式2gRMG方法二：利用天體方法二：利用天體表面表面物體的重力等于萬有引力物體的

8、重力等于萬有引力 第二十頁，共27頁。例例1 1、已知引力常量、已知引力常量G G和和下列某組數(shù)據(jù)，可以計(jì)算出下列某組數(shù)據(jù)，可以計(jì)算出地球質(zhì)量，這組數(shù)據(jù)是（地球質(zhì)量，這組數(shù)據(jù)是（ ） A A地球繞太陽運(yùn)動(dòng)的周期及地球離太陽的地球繞太陽運(yùn)動(dòng)的周期及地球離太陽的 距離距離 B B月球繞地球運(yùn)行的周期及月球繞地球轉(zhuǎn)月球繞地球運(yùn)行的周期及月球繞地球轉(zhuǎn) 的軌道半徑的軌道半徑 C C人造地球衛(wèi)星在地面附近繞行的速度和人造地球衛(wèi)星在地面附近繞行的速度和 運(yùn)行周期運(yùn)行周期 D D若不考慮地球自轉(zhuǎn)，已知地球半徑和重若不考慮地球自轉(zhuǎn)，已知地球半徑和重 力加速度力加速度BCD第二十一頁，共27頁。第二十二頁，共27

9、頁。1 14 43 32 25 51 12 23 34 45 51.一艘宇宙飛船繞一個(gè)不知名的、半徑為一艘宇宙飛船繞一個(gè)不知名的、半徑為R的行星表面飛行，環(huán)繞一周飛行時(shí)間為的行星表面飛行，環(huán)繞一周飛行時(shí)間為T，求該星球的質(zhì)量和平均密度？求該星球的質(zhì)量和平均密度？第二十三頁，共27頁。2.若知道太陽的某一顆行星繞太陽運(yùn)轉(zhuǎn)的軌道若知道太陽的某一顆行星繞太陽運(yùn)轉(zhuǎn)的軌道半徑為半徑為r ，周期為，周期為 T，萬有引力常量，萬有引力常量 ，則可，則可求得求得A.該行星的質(zhì)量該行星的質(zhì)量 B.太陽的質(zhì)量太陽的質(zhì)量 C.該行星的密度該行星的密度 D.太陽的平均密度太陽的平均密度1 14 43 32 25 51

10、 1 2 23 34 45 5第二十四頁，共27頁。3.3.設(shè)行星繞恒星的運(yùn)動(dòng)軌道是圓，則其運(yùn)行周期設(shè)行星繞恒星的運(yùn)動(dòng)軌道是圓，則其運(yùn)行周期T T的平的平方與其運(yùn)動(dòng)軌道半徑方與其運(yùn)動(dòng)軌道半徑R R的三次方之比為常量，那么的三次方之比為常量，那么k k的大小的大小 （ ）A.A.只與行星質(zhì)量有關(guān)只與行星質(zhì)量有關(guān) B.B.只與恒星質(zhì)量有關(guān)只與恒星質(zhì)量有關(guān)C.C.與行星及恒星的速度都有關(guān)與行星及恒星的速度都有關(guān)D.D.以上都不正確以上都不正確B B第二十五頁，共27頁。4 4、火箭在高空某處所受的萬有引力為它在地面處所受引力的一半、火箭在高空某處所受的萬有引力為它在地面處所受引力的一半，則火箭離地面的高度應(yīng)是地球半徑的多少倍，則火箭離地面的高度應(yīng)是地球半徑的多少倍? ?答案：答案：21第二十六頁，