万有引力理论成绩3课件

*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,学习目标,1,、了解万有引力定律在天文学上的应用。,2,、会用万有引力定律计算天体的质量,和密度。,3,、掌握综合运用万有引力定律和圆周,运动学知识分析具体问题的方法。,特别提醒,一、天体质量的计算,第一条线：,F,引,F,向,G,G,F,向,GM=R,2,g,黄金代换,例,1,、设地面附近的重力加速度,g=9.8m/s,2,，,地球半径,R =6.410,6,m,，引力常量,G=6.6710,-11,Nm,2,/kg,2,，试估算地球的质量。,解：由 得：,kg,练习：宇航员站在一个星球表面上的某高,处,h,自由释放一小球，经过时间,t,落地，该星球的半径为,R,，你能求解出该星球的质量吗？,解析：,行星绕恒星的运动和卫星绕行星的运动均可近似看成是匀速圆周运动，其所需的,向心力,就是恒星与行星、行星与卫星的,万有引力,提供的。,月球,绕地球做匀速圆周运动,需要条件：月球线速度,v,；,月球轨道半径,r,。,需要条件：月球角速度,；,月球轨道半径,r,需要条件：月球公转周期,T,；,月球轨道半径,r,第二条线,：,F,万,=F,向心,M,m,r,=,（,r,为轨道半径）,M,m,r,拓展：,例、把地球绕太阳公转看做是匀速圆周运动,轨道平均半径约为,1.510,8,km,，已知引力常量,G=6.6710,-11,N m,2,/kg,2,，则可估算出太阳的质量大约是多少,kg?,（结果取一位有效数字）,由,F,万,=F,向心,=,若用计算太阳质量的方法，则如何测地球的质量及密度？,思考,行星表面的重力加速度,?,利用月球绕地球,利用,黄金代换,解决天体问题的两个思路,（,2,）万有引力提供向心力,（,1,）重力等于其所受的万有引力,F,万,=F,向心,M,为中心天体质量,g,为中心天体表面的重力加速度,R,为,中心天体的半径,F,万,=mg,GM=gR,2,(,黄金代换,),理解,（,r,为轨道半径，,R,为中心天体的半径）,（,r=R,）,（卫星在天体表面做圆周运动）,小结,F,万,=F,向心,=,例、一艘宇宙飞船飞近某一个不知名的行星，并进入靠近该行星表面的圆形轨道，宇航员进行预定的考察工作，宇航员能不能仅用一只表通过测定时间来测定该行星的密度？说明理由及推导过程。,分析：使宇宙飞船靠近行星表面做匀速圆周运动（,r=R,）,=,r=R,例,1,、设地球表面重力加速度为,g,0,，物体在距离地心,4R,（,R,是地球的半径）处，由于地球的作用而产生的加速度为,g,，则,g/g,0,为多少？,例,2,、某个行星质量是地球质量的一半，半径也是地球的一半，那么一个物体在此行星上的重力加速度是地球上的重力加速度的多少倍？,例,3,、某个行星的质量是地球质量的一半，半径也是地球的一半，某人在地球上能举起,100kg,的重物，若在该行星上最多能举起质量为多少千克的物体？（地球表面的重力加速度,g,取,9.8m/s,2,),课堂练习,4.太阳光到达地球需要的时间为500s,地球绕太阳运行一周需要的时间为365天,试算出太阳的质量(取一位有效数字).,课堂练习,5.假如一做圆周运动的人造卫星的轨道半,径r增为原来的2倍，则 （ ）,A据v=r可知，卫星的线速度将变为,原来的2倍,B据F=mv,2,/r可知，卫星所受的向心力,减为原来的1/2,C据F=GmM/r,2,可知，地球提供的向心,力减为原来的1/4,D由GmM/r,2,=m,2,r可知，卫星的角速,度将变为原来的1/4,C,6.中子星是恒星演化过程的一种可能结果，它的密度很大。现有一中子星，观测到它的自转周期为,T,= s。问该中子星的最小密度应是多少才能维持该星的稳定，不致因自转而瓦解。计算时星体可视为均匀球体。(引力常量 ),解：设想中子星赤道处一小块物质，只有当它受到的万有引力大于或等于它随星体所需的向心力时，中子星才不会瓦解。,设中子星的密度为，质量为,M,，半径为,R,，其周期为T，位于赤道处的小物块质量为m，则有,由以上各式得,代入数据解得：,【,例,7】,三颗人造地球卫星,A,、,B,、,C,绕地球作匀速圆周运动，如图所示，已知,M,A,=M,B, v,B,= v,C,B,周期关系为,T,A, T,B,= T,C,C,向心力大小关系为,F,A,=F,B, F,C,D,半径与周期关系为,C,A,B,地球,A B D,如图所示，有,A,、,B,两颗行星绕同一颗恒星,M,做圆周运动，旋转方向相同，,A,行星的周期为,T,1,，,B,行星的周期为,T,2,，在某一时刻两行星相距最近，则（ ）,A,经过时间,t=T,1,+T,2,两行星再次相距最近,B, 经过时间,t=T,1,T,2,/(T,2,-T,1,),，两行星再次相距最近,C,经过时间,t=(T,1,+T,2,)/2,，两行星相距最远,D,经过时间,t=T,1,T,2,/2(T,2,-T,1,),，两行星相距最远,B D,（4）追及相遇问题,M,A,B,解：,经过时间,t,1,，,B,转,n,转，两行星再次相距最近， 则,A,比,B,多转,1,转,t,1,=nT,2,=,（,n+1,）,T,1,n= T,1,/(T,2,-T,1,),，,t,1,=T,1,T,2,/(T,2,-T,1,),，,经过时间,t,2,，,B,转,m,转，两行星再次相距最远， 则,A,比,B,多转,1/2,转,t,2,=mT,2,=,（,m+1/2,）,T,1,m= T,1,/2(T,2,-T,1,),t,2,=T,1,T,2,/2(T,2,-T,1,),二、发现未知的星体,1,、行星的发现,开普勒时代 ：,5大行星,18世纪 : 7大行星根据轨道的偏离计算出第8大行星海王星，注意是哪些人计算出来的，哪些人发现的,2,、一次失败的理论计算，后来发现了第九大行星,冥王星,精品课件,！,精品课件,！,背景：,1781,年由英国物理学家威廉赫歇尔发现了天王星，但人们观测到的天王星的运行轨迹与万有引力定律推测的结果有一些误差,1,：,1845,年英国人亚当斯和法国天文学家勒维耶各自独立用万有引力定律计算发现了,“海王星”,（第,8,个行星）。,2,：,1930,年,3,月,14,日人们发现了从被称为太阳系第,9,个行星,冥王星,3.1978,年人们又发现了冥王星的卫星,卡戎,三、发现未知天体,