万有引力理论的成就课件ppt

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,*,第四节 万有引力理论的成就,学习目标,1.,掌握应用万有引力定律解决问,题的基本思路,3.,会根据条件计算天体的密度,2.,掌握两种计算天体质量的方法,4.,会比较两个行星物理量的大小,5.,了解发现未知天体的基本思路,中心天体,M,转动天体,m,一、明确各个物理量,轨道半径,r,中心天体,半径,R,高度,h,r=R+h,明确物体的,两个运动状态,在空中：,在地面：,物体围绕中心天体做匀速圆周运动,物体随,随着,中心天体,的自转而绕地轴做匀速圆周运动,G,重,=F,引,=F,向,G,重,=F,引,二,.,基本思路,1,、在空中：,将行星（或卫星）围绕,中心天体,的运动看成是,匀速圆周运动,.,万有引力提供向心力,中心天体,质量,M,卫星,质量,m,G,重,=F,引,=F,向,二,.,基本思路,2.,卫星在中心天体,表面：,G,重,=F,引,忽略中心天体自转的影响,物体的重力,近似等于,万有引力,黄金代换,中心天体,半径,中心天体,质量,中心天体表面重力加速度,小结,1,：,一、在空中：,万有引力提供向心力,二、在星球表面：,将行星（或卫星）的运动看成是,匀速圆周运动,G,重,=F,引,忽略中心天体自转的影响,黄金代换,G,重,=F,引,=F,向,天体问题解题基本思路,关键,三,.,应用,1,比较卫星,基本思路,万有引力提供向心力,F,引,=F,向,四,.,应用,2,天体质量,M,的计算,1,、方法一,-,物体在中心天体表面,已知中心天体的,球体半径,R,和球体表面,重力加速度,g,基本思路,G,重,=F,引,练习,1,：,一宇航员为了估测一星球的质量，他在该星球的,表面,做,自由落体,实验：让小球在离地面,h,高处,自由下落,，他测出经时间,t,小球落地，又已知该星球的半径为,R,，,试估算该星球的质量。,分析：,质量为,m,的小球在星球表面,g=?,小球自由下落,G,重,=F,引,练习,2,：,已知在,月球表面,以,10m/s,的初速度,竖直上抛,一物体，物体能上升的最大高度是,30m,，,又已知月球的半径为,1740km,，,试计算月球的质量。,M=7.610,22,kg,分析：,设竖直向上为正方向,a,=,g,物体在月球表面,g=?,物体竖直上抛,G,重,=F,引,四,.,应用,2,天体质量,M,的计算,2,、方法二,-,物体在中心天体上空,基本思路,F,引,=F,向,可求出中心天体的质量,M,（,但,不能求出,行星或卫星的质量,m,）,已知行星（或卫星）的公转,周期,T,、,轨道半径,r,练习,3,：,登月密封舱在离月球表面,h,处的空中沿圆形轨道运行，周期是,T,，已知月球的半径是,R,，万有引力常数是,G,，据此试计算月球的质量。,h,解：,登月密封舱相当于月球的卫星，则有：,r =R+h,解得：,r,R,1,、方法一,-,物体在中心天体表面,G,重,=F,引,2,、方法二,-,物体在中心天体上空,F,引,=F,向,小结,2,：,天体质量,M,的计算,五,.,应用,3,天体密度的计算,基本思路：,根据上面两种方式算出中心天体的质量,M,结合球体体积计算公式,物体的密度计算公式,求出中心天体的密度,天体密度的计算,1,物体在中心天体表面,天体密度的计算,2-,卫星绕中心天体做匀速圆周运动,rR,当卫星中心天体表面运动时,【,例,】,一艘宇宙飞船飞近某一个不知名的行星，并进入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？如果可以，请说明理由及推导过程,、海王星的发现,英国剑桥大学的学生，,23,岁的亚当斯，他根据万有引力定律和天王星的真实轨道逆推，预言了新行星不同时刻所在的位置。,同年，法国的勒维列也算出了同样的结果，并把预言的结果寄给了柏林天文学家加勒。,当晚（,1846.3.14,），,加勒,把望远镜对,准勒维列,预言的位置，果然发现有一颗新的行星,就是,海王星,.,五,.,应用,4,发现未知天体,海王星,海王星地貌,、,冥王星的发现,海王星发现之后，人们发现它的轨道也与理论计算的不一致于是几位学者用亚当斯和勒维列的方法预言另一颗新行星的存在,在预言提出之后，,1930,年，汤博（,Tom,baugh,）,发现了这颗行星,冥王星。,冥王星的实际观测轨道与理论计算的一致，所以人们确认，冥王星是太阳系最外一颗行星了。,冥王星与其卫星,“双星”问题,“双星”是由两颗绕着,共同的中心,旋转的,恒星,组成。对于其中一颗来说，另一颗就是其“伴星”。,1.,两颗恒星均围绕共同的旋转中心做,匀速圆周运动,。,2.,两恒星之间,万有引力,分别提供了两恒星的向心力，即两颗恒星受到的,向心力大小相等,。,3.,两颗恒星与旋转中心时刻三点共线，即两颗恒星,角速度相同，周期相同,。,双星运动的特点：,确定双星的旋转中心：,质量,m,越大，旋转半径越小，离旋转中心越近。,m,1,m,2,r,1,r,2,o,V,F,引,F,引,=0,F,引,F,向,F,引,F,向,卫星变轨问题,M,m,速度,内小外大,（看轨迹）,万有引力,相同,思考：,人造卫星在,低轨道上运行,，要想让其在,高轨道上运行,，应采取什么措施？,在,低轨道上加速,，使其沿,椭圆轨道,运行，当行至椭圆轨道的,远点,处时再次,加速,，即可使其沿,高轨道运行,。,卫星变轨问题,1,、卫星在二轨道相切点,万有引力,相同,速度,内小外大,（看轨迹）,2,、卫星在椭圆轨道运行,近地点,-,速度,大,，动能大,远地点,-,速度,小,，动能小,v,F,引,1,2,R,卫星在圆轨道运行速度,V,1,V,2,90,0,减小,v,3,F,引,L,使卫星进入更高轨道做圆周运动,v,3,v,4,卫星的回收,构建知识网络,一个定律,一个近似,三个公式,F,mg,适用于计算与线速度,v,有关量,m,2,r,适用于计算与角速度,有关量,适用于计算与周期,T,有关量,卫星的变轨问题由万有引力与向心力的大小比较判断得出：,F,mv,2,/r,F,mv,2,/r,卫星做近心运动,卫星做离心运动,比较两个卫星的,1,、地球表面，不考虑（忽略）地球自转的影响，物体的重力近似等于重力,地球质量,2,、建立模型求中心天体质量,围绕天体做圆周运动的向心力为中心天体对围绕天体的万有引力，通过围绕天体的运动半径和周期求中心天体的质量。,中心天体质量,