第6章 4 萬(wàn)有引力理論的成就ppt課件

1、第六章4萬(wàn)有引力實(shí)際的成就學(xué)習(xí)目的 1.1.了解萬(wàn)有引力定律在天文學(xué)上的重要運(yùn)用. .2.2.了解“計(jì)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(wàn)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(diǎn)知識(shí)探求 當(dāng)堂達(dá)標(biāo)檢測(cè)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(jì)算出地球的質(zhì)量.一、計(jì)算天體的質(zhì)量一、計(jì)算天體的質(zhì)量 地球?qū)ξ矬w的萬(wàn)有引力2.太陽(yáng)質(zhì)量的計(jì)算( 1 ) 思 緒 ： 質(zhì) 量 為 m 的 行 星 繞 太 陽(yáng) 做 勻 速 圓 周 運(yùn) 動(dòng) 時(shí) ，_ 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(yáng)運(yùn)動(dòng)的周期T和半徑r就可以計(jì)算出太陽(yáng)的質(zhì)量.(4)推行：假設(shè)知衛(wèi)星繞行星運(yùn)動(dòng)的周期T和衛(wèi)星與行星之間的間隔r，可計(jì)算行星的質(zhì)量M. 行星與太陽(yáng)間的萬(wàn)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(guó)劍橋大學(xué)的學(xué)生 和法國(guó)年輕的天文學(xué)家 根據(jù)天王星的觀測(cè)資料，利用萬(wàn)有引力定律計(jì)算出天王星外“新行星的軌道.1846年9月23日，德國(guó)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?cè)诤Ｍ跣堑能壍乐庥职l(fā)現(xiàn)了 、鬩神星等幾個(gè)較大的天體.亞當(dāng)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(wàn)有引力.( )(2)假設(shè)只知道某行星繞太陽(yáng)做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑，那么可以求出太陽(yáng)的質(zhì)量.( )(3)知地球繞太陽(yáng)轉(zhuǎn)動(dòng)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(wàn)有引力定律計(jì)算的軌道而發(fā)現(xiàn)的.( )(5)牛頓根據(jù)萬(wàn)有引力定律計(jì)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(wàn)有引力實(shí)際在太陽(yáng)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(diǎn)知識(shí)探求一、天體質(zhì)量和密度的計(jì)算導(dǎo)學(xué)探求導(dǎo)學(xué)探求1.卡文迪許在實(shí)驗(yàn)室測(cè)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(wàn)有引力球?qū)ξ矬w的萬(wàn)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(yáng)的公轉(zhuǎn)周期T和它與太陽(yáng)的間隔r，能求出太陽(yáng)的質(zhì)量嗎？假設(shè)要求太陽(yáng)的密度，還需求哪些量？答案天體質(zhì)量和密度的計(jì)算方法知識(shí)深化知識(shí)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(yùn)動(dòng)思路物體的重力近似等于天體(如地球)與物體間的萬(wàn)有引力：行星或衛(wèi)星受到的萬(wàn)有引力充當(dāng)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(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)的周期為天體的外表做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期為T1，知萬(wàn)有引力常量為，知萬(wàn)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(cè)得衛(wèi)星在該處做圓周運(yùn)動(dòng)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(shí)，忽略自轉(zhuǎn)有時(shí)，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(duì)訓(xùn)練過去幾千年來，人類對(duì)行星的認(rèn)識(shí)與研討僅限于太陽(yáng)系內(nèi)，針對(duì)訓(xùn)練過去幾千年來，人類對(duì)行星的認(rèn)識(shí)與研討僅限于太陽(yáng)系內(nèi)，行星行星“51 peg b的發(fā)現(xiàn)拉開了研討太陽(yáng)系外

7、行星的序幕的發(fā)現(xiàn)拉開了研討太陽(yáng)系外行星的序幕.“51 peg b繞繞其中心恒星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，周期約為其中心恒星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，周期約為4天，軌道半徑約為地球繞太陽(yáng)運(yùn)天，軌道半徑約為地球繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)半徑的動(dòng)半徑的 .該中心恒星與太陽(yáng)的質(zhì)量的比值約為該中心恒星與太陽(yáng)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(shí)Fmr2，F(xiàn)、F引、G不在一條直線上，重力G與萬(wàn)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(yùn)動(dòng)，做圓周運(yùn)動(dòng)需求一個(gè)向心力，所以重力不直接等于萬(wàn)有引力而近似等于萬(wàn)有引力，如圖1，萬(wàn)有引力為F引，重力為G，自轉(zhuǎn)向心力為F.當(dāng)然，真實(shí)情況不會(huì)有這么大偏向.圖1(3)當(dāng)物體在兩極時(shí)F0(2)當(dāng)物體在赤道上時(shí)，F(xiàn)到達(dá)最大值Fmax，F(xiàn)maxmR2，此時(shí)重力最?。豢梢娭恍柙趦蓸O處重力等于萬(wàn)有引力，其他位置重力小于萬(wàn)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(wàn)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(guó)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(guó)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(cè)得小拋出一小球，測(cè)得小球做平拋運(yùn)動(dòng)的程度間隔為球做平拋運(yùn)動(dòng)的程度間隔為L(zhǎng)，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(dāng)堂達(dá)標(biāo)檢測(cè)1.(天體質(zhì)量的計(jì)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(yùn)轉(zhuǎn)的周期T，僅利用這三個(gè)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(jì)算)一艘宇宙飛船繞一個(gè)不知名的行星外表飛行，要測(cè)定該行星的密度，僅僅需求A.測(cè)定飛船的運(yùn)轉(zhuǎn)周期 B.測(cè)定飛船的環(huán)繞半徑C.測(cè)定行星的體積 D.測(cè)定飛船的運(yùn)轉(zhuǎn)速度解析答案12343.(地球外表的萬(wàn)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(shí)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(gè)分力一個(gè)是物體的重力，另一個(gè)位置遭到的地球引力都相等，此引力的兩個(gè)分力一個(gè)是物體的重力，另一個(gè)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(duì)對(duì).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(cuò)錯(cuò).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(cuò)錯(cuò).地面上物體隨地球自轉(zhuǎn)的向心力是萬(wàn)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(wàn)有引力與地面支持力的合力，D錯(cuò)錯(cuò).12344.(物體的運(yùn)動(dòng)與萬(wàn)有引力的結(jié)合)宇航員在