高一物理必修2《万有引力定律在天文学上的应用》课件

问题与思考问题与思考 学习了万有引力定律在天文学中有哪些应用学习了万有引力定律在天文学中有哪些应用1 1、天体质量的计算、天体质量的计算2 2、发现未知天体、发现未知天体MmrF F万万=F=F向心向心rvm222)T(mr2rMmG=2mrrGMV 3rGM一、天体质量的计算一、天体质量的计算 行星绕恒星的运动和卫星绕行星的运动均可近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，其所需的似看成是匀速圆周运动，其所需的向心力向心力就是恒星就是恒星与行星、行星与卫星的与行星、行星与卫星的万有引力万有引力提供的提供的GMrT324（r r为轨道半径为轨道半径） 例、把地球绕太阳公转看做是匀速圆周运例、把地球绕太阳公转看做是匀速圆周运动动, ,轨道平均半径约为轨道平均半径约为1.51.510108 8kmkm，已知引力，已知引力常量常量G=6.67G=6.671010-11-11N N m m2 2/kg/kg2 2，则可估算出太，则可估算出太阳的质量大约是多少阳的质量大约是多少kg?kg?（结果取一位有效数（结果取一位有效数字）字）kg.kg).(.).(.GTrM30271131122321002101631067610501143442324GTrM32323RGTrVM由由 F F万万=F=F向心向心22)T(mr2rMmG=若用计算太阳质量的方法，则如何若用计算太阳质量的方法，则如何测地球的质量及密度？测地球的质量及密度？行星表面的重力加速度行星表面的重力加速度? ?利用月球绕地球利用月球绕地球利用万能公式利用万能公式解决天体问题的两个思路解决天体问题的两个思路（1 1）万有引力提供向心力）万有引力提供向心力（2 2）重力等于其所受的万有引力）重力等于其所受的万有引力F F万万=F=F向心向心F F万万=mg=mgGM=grr2M M为中心天体质量为中心天体质量g gr r为当地的重力加速度为当地的重力加速度(万能公式万能公式)理解理解2324GTrM3233RGTrVM（r r为轨道半径，为轨道半径，R R为中心天体的半径为中心天体的半径）（r=R）23GT（卫星在天体表面做圆周运动卫星在天体表面做圆周运动）F F万万=F=F向心向心rGMV 3rGMGMrT32422)T(mr2rMmG= 例、一艘宇宙飞船飞近某一个不知名的行例、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。理由及推导过程。 分析：使宇宙飞船靠近行星表面做匀速圆分析：使宇宙飞船靠近行星表面做匀速圆周运动（周运动（r=Rr=R）向心万FF 22)T(mr2rMmG=334RVM r=R23GT 例例1 1、设地球表面重力加速度为、设地球表面重力加速度为g g0 0，物体在，物体在距离地心距离地心4R4R（R R是地球的半径）处，由于地球是地球的半径）处，由于地球的作用而产生的加速度为的作用而产生的加速度为g g，则，则g/gg/g0 0为多少？为多少？ 例例2、某个行星质量是地球质量的一半，半径、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？力加速度是地球上的重力加速度的多少倍？22行行地地地地行行地地行行RMRMgg220rrRgg 例例2 2、某个行星的质量是地球质量的一、某个行星的质量是地球质量的一半，半径也是地球的一半，某人在地球上半，半径也是地球的一半，某人在地球上能举起能举起100kg100kg的重物，若在该行星上最多的重物，若在该行星上最多能举起质量为多少千克的物体？（地球表能举起质量为多少千克的物体？（地球表面的重力加速度面的重力加速度g g取取9.8m/s9.8m/s2 2) )二、发现未知的星体二、发现未知的星体1 1、行星的发现、行星的发现开普勒时代开普勒时代 ：5 5大行星大行星1818世纪世纪 : 7: 7大行星根据轨道的偏离计算出第大行星根据轨道的偏离计算出第8 8大行星大行星海海王星，注意是哪些人计算出来的，哪些人发现的王星，注意是哪些人计算出来的，哪些人发现的2 2、一次失败的理论计算，后来发现了第九大行、一次失败的理论计算，后来发现了第九大行星星冥王星冥王星