万有引力理论的成就-人人通空间

《万有引力理论的成就-人人通空间》由会员分享，可在线阅读，更多相关《万有引力理论的成就-人人通空间（42页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、万有引力理论的成就万有引力理论的成就-人人人通空间人通空间万有引力理论的成就学习目标万有引力理论的成就学习目标 1、了解万有引力定律在天文学上的应用、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、会用万有引力定律计算天体的质量 和密度和密度 3、掌握综合运用万有引力定律和、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圆周运动学知识分析具体问题的方法 ks5u精品课件一、天体质量的计算一、天体质量的计算探究问题一、探究问题一、如果要知道地球的质量，应该知道哪些条件？如果要知道地球的质量，应该知道哪些条件？ks5u精品课件方法方法1、选定一颗绕地球转动的卫星，

2、测定卫、选定一颗绕地球转动的卫星，测定卫星的星的轨道半径和周期轨道半径和周期。ks5u精品课件方法方法2、若已知月球绕地球做匀速圆周运动的、若已知月球绕地球做匀速圆周运动的的半径的半径r和月球运行的线速度和月球运行的线速度v。ks5u精品课件方法方法方法方法3 3：若不考虑地球自转的影响若不考虑地球自转的影响若不考虑地球自转的影响若不考虑地球自转的影响，地面上质量为，地面上质量为，地面上质量为，地面上质量为mm的物体所受的物体所受的物体所受的物体所受的重力的重力的重力的重力mgmg等于地球对物体的引力，即：等于地球对物体的引力，即：等于地球对物体的引力，即：等于地球对物体的引力，即：马克吐温满

3、怀激情地说马克吐温满怀激情地说马克吐温满怀激情地说马克吐温满怀激情地说“科学真是迷人科学真是迷人科学真是迷人科学真是迷人”ks5u精品课件总结：总结：1求天体质量的思路求天体质量的思路 绕中心天体运动的其他天体或卫星做匀速圆周绕中心天体运动的其他天体或卫星做匀速圆周运动，做圆周运动的天体运动，做圆周运动的天体(或卫星或卫星)的向心力等于的向心力等于它与中心天体的万有引力，利用此关系建立方程它与中心天体的万有引力，利用此关系建立方程求中心天体的质量求中心天体的质量ks5u精品课件ks5u精品课件ks5u精品课件ks5u精品课件特特别别提提醒醒：(1)计计算算天天体体的的质质量量的的方方法法不不仅

4、仅适适用用于于地地球球，也也适适用用于于其其他他任任何何星星体体注注意意方方法法的的拓拓展展应应用明确用明确计计算出的是中心天体的算出的是中心天体的质质量量(2)要注意要注意R、r的区分的区分R指中心天体的半径，指中心天体的半径，r指指行星或行星或卫卫星的星的轨轨道半径若道半径若绕绕近地近地轨轨道运行，道运行，则则有有Rr.ks5u精品课件卡文迪许为什么说自己的实验是卡文迪许为什么说自己的实验是“称称 量地球的重量（质量）量地球的重量（质量）”？请你解释？请你解释 一下原因。一下原因。不考虑地球自转的影响不考虑地球自转的影响 M是地球质量，是地球质量，r是物体距地心的距离，是物体距地心的距离，

5、即地球半径即地球半径R 重力加速度重力加速度g和地球半径和地球半径R在卡文迪许之在卡文迪许之前就知道了，一旦测得引力常量前就知道了，一旦测得引力常量G，则，则可以算出地球质量可以算出地球质量M。ks5u精品课件计算地球的质量计算地球的质量 月球绕地球做匀速圆周运动月球绕地球做匀速圆周运动 需要条件：月球线速度需要条件：月球线速度v；月球轨道半径月球轨道半径r。需要条件：月球角速度需要条件：月球角速度；月球轨道半径月球轨道半径r 需要条件：月球公转周期需要条件：月球公转周期T；月球轨道半径月球轨道半径r ks5u精品课件注意注意 1、上面三式中，因为线速度与角速度实际操作中、上面三式中，因为线速

6、度与角速度实际操作中 不好测量，周期好测量，所以我们用得最多的不好测量，周期好测量，所以我们用得最多的 公式将会是第三个公式将会是第三个 2、在处理这部分知识时，大家头脑一定要清醒，、在处理这部分知识时，大家头脑一定要清醒，左边中向心力公式，向心力应用的对象是做圆左边中向心力公式，向心力应用的对象是做圆 周运动的物体周运动的物体，对地月系统来说就是月球。所，对地月系统来说就是月球。所 以左边公式中的以左边公式中的m是月球质量、是月球质量、T是月球做圆周是月球做圆周 运动的周期即公转周期、运动的周期即公转周期、r是月球做圆周运动的是月球做圆周运动的 半径即地心到月心的距离。半径即地心到月心的距离

7、。右边是万有引力公右边是万有引力公 式式，m是月球质量是月球质量M则是中心天体即地球的质量、则是中心天体即地球的质量、r是两球心距离即地心到月心的距离。是两球心距离即地心到月心的距离。ks5u精品课件计算太阳的质量计算太阳的质量 地球绕太阳做匀速圆周运动地球绕太阳做匀速圆周运动 需要条件：地球线速度需要条件：地球线速度v；地球轨道半径地球轨道半径r。需要条件：地球角速度需要条件：地球角速度；地球轨道半径地球轨道半径r 需要条件：地球公转周期需要条件：地球公转周期T；地球轨道半径地球轨道半径r ks5u精品课件回答下面回答下面3个小问题。个小问题。如果以水星绕太阳做匀速圆周运如果以水星绕太阳做匀

8、速圆周运 动为研究对象，需要知道哪些量动为研究对象，需要知道哪些量 才能求得太阳的质量？才能求得太阳的质量？需要知道水星做匀速圆周运动的公转需要知道水星做匀速圆周运动的公转周期周期T及公转半径及公转半径 rks5u精品课件水星和地球水星和地球绕绕太阳做太阳做圆圆周运周运动动的公的公转转周周 期期T是不一是不一样样的，公的，公转转半径也是不一半径也是不一样样的，的，那用公式那用公式 求解出来的太阳的求解出来的太阳的质质量会是一量会是一样样的的吗吗？是一是一样样的，根据开普勒第三定律，的，根据开普勒第三定律，对对于同于同一中心天体，所有一中心天体，所有环绕环绕天体天体的的值值是是有有 一一样样的。

9、所以的。所以ks5u精品课件你你现现在能在能证证明开普勒第三定律明开普勒第三定律中的中的k与中心天体有关与中心天体有关吗吗？ks5u精品课件巩固例题例例1、在某行星上，宇航员用弹簧秤称得质、在某行星上，宇航员用弹簧秤称得质量为量为m的砝码重力为的砝码重力为F，乘宇宙飞船在靠，乘宇宙飞船在靠近该星球表面空间飞行，测得其环绕周近该星球表面空间飞行，测得其环绕周期为期为T，根据这些数据求该星球的质量，根据这些数据求该星球的质量ks5u精品课件【思路点【思路点拨拨】解答解答该题应该题应明确两个关系：明确两个关系：(1)在在行行星星表表面面物物体体的的重重力力等等于于星星球球对对它它的的万万有有引引力力

10、(2)在行星表面附近在行星表面附近飞飞船船飞飞行的向心力由万有引力提行的向心力由万有引力提供供ks5u精品课件ks5u精品课件变变式式训练训练1、如果我、如果我们们能能测测出月球表面的加速度出月球表面的加速度g，月球的半径月球的半径R和月球和月球绕绕地球运地球运转转的周期的周期T，就能根据，就能根据万有引力定律万有引力定律“称量称量”月球的月球的质质量了已知引力常量了已知引力常量量G，用，用M表示月球的表示月球的质质量，关于月球量，关于月球质质量，下列量，下列各式正确的是各式正确的是()ks5u精品课件ks5u精品课件归纳总结归纳总结（1）对对于有行星（或于有行星（或卫卫星）的天体，可星）的天

11、体，可 把行星（或把行星（或卫卫星）星）绕绕中心天体的运中心天体的运 动动近似看做匀速近似看做匀速圆圆周运周运动动，其所需，其所需 的向心力由中心天体的向心力由中心天体对对其的万有引其的万有引 力提供的。力提供的。ks5u精品课件（2）对对于没有行星（或于没有行星（或卫卫星）的天体，星）的天体，或或虽虽有行星（或有行星（或卫卫星），但不知星），但不知 道其运行的有关物理量的情况下，道其运行的有关物理量的情况下，可以忽略天体自可以忽略天体自转转的影响，根据的影响，根据 万有引力近似等于重力的关系列万有引力近似等于重力的关系列 式，式，计计算天体的算天体的质质量。量。ks5u精品课件牢记牢记 不同

12、星球表面的力学规律相同，只是不同星球表面的力学规律相同，只是重力重力加速度加速度g不同，在解决其他星球表面上的不同，在解决其他星球表面上的力学力学问题时问题时，若要用到重力加速度，若要用到重力加速度应该应该是是该该星球的重力加速度，如：星球的重力加速度，如：竖竖直上抛运直上抛运动动、平抛运平抛运动动、竖竖直平面内的直平面内的圆圆周运周运动动，都要，都要用用该该星球的重力加速度。星球的重力加速度。ks5u精品课件例例2、假、假设设在半径在半径为为R的某天体上的某天体上发发射一射一颗该颗该天体的天体的卫卫星，若它星，若它贴贴近天体的表面做匀速近天体的表面做匀速圆圆周运周运动动的周期的周期为为T1，

13、已知引力常量，已知引力常量为为G，则该则该天体的密度是多少？若天体的密度是多少？若这颗卫这颗卫星距星距该该天体表面的高度天体表面的高度为为h，测测得在得在该处该处做做圆圆周运周运动动的周期的周期为为T2，则该则该天体的密度又是多少？天体的密度又是多少？ks5u精品课件ks5u精品课件ks5u精品课件ks5u精品课件“双星双星”问题的求解问题的求解天文学家将相距天文学家将相距较较近、近、仅仅在彼此的引力作用下运行的两在彼此的引力作用下运行的两颗颗恒星称恒星称为为双星双星系双星双星系统统在在银银河系中很普遍利用河系中很普遍利用双星系双星系统统中两中两颗颗恒星的运恒星的运动动特征可推算出它特征可推算

14、出它们们的的总质总质量已知某双星系量已知某双星系统统中两中两颗颗恒星恒星围绕围绕它它们连线们连线上的某上的某一固定点分一固定点分别别做匀速做匀速圆圆周运周运动动，周期均，周期均为为T，两，两颗颗恒星恒星之之间间的距离的距离为为r，试试推算推算这这个双星系个双星系统统的的总质总质量量(万有万有引力常量引力常量为为G)ks5u精品课件【思思路路点点拨拨】双双星星在在他他们们的的引引力力作作用用下下做做圆圆周周运运动动，周周期期和和角角速速度度相相同同，都都是是由由万万有有引引力力提提供供向向心力心力【精精讲讲精精析析】设设两两颗颗恒恒星星的的质质量量分分别别为为m1、m2，做，做圆圆周运周运动动的

15、半径分的半径分别为别为r1、r2.根据根据题题意有意有r1r2r根据万有引力定律和牛根据万有引力定律和牛顿顿定律，有定律，有ks5u精品课件ks5u精品课件【名【名师归纳师归纳】对对于双星于双星问题问题要注意：要注意：(1)两星所需的向心力由两星球两星所需的向心力由两星球间间万有引力提供，万有引力提供，两星球做两星球做圆圆周运周运动动的向心力大小相等的向心力大小相等(2)双星具有共同的角速度、周期双星具有共同的角速度、周期(3)双星始双星始终终与它与它们们共同的共同的圆圆心在同一条直心在同一条直线线上上ks5u精品课件请阅读课本请阅读课本“发现未知天体发现未知天体”，回到如下问题：回到如下问题

16、：问题问题1：笔尖下发现的行星是哪一颗行星？：笔尖下发现的行星是哪一颗行星？问题问题2：人们用类似的方法又发现了：人们用类似的方法又发现了哪颗星？哪颗星？发现未知天体发现未知天体ks5u精品课件背景：背景：1781年由英国物理学家威廉赫歇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的运行轨迹与万有引力定律推测的结果有一些误差有一些误差 ks5u精品课件海王星的轨道由英海王星的轨道由英国的剑桥大学的学国的剑桥大学的学生亚当斯和法国年生亚当斯和法国年轻的天文爱好者勒轻的天文爱好者勒维耶各自独立计算维耶各自独立计算

17、出来。出来。1846年年9月月23日晚，由德国的日晚，由德国的伽勒在勒维耶预言伽勒在勒维耶预言的位置附近发现了的位置附近发现了这颗行星这颗行星,人们称其人们称其为为“笔尖下发现的笔尖下发现的行星行星”。海王星海王星ks5u精品课件 当时有两个青年当时有两个青年英国的亚当英国的亚当斯和法国的勒威耶在互不知晓的情况斯和法国的勒威耶在互不知晓的情况下分别进行了整整两年的工作。下分别进行了整整两年的工作。1845年亚当斯先算出结果，但格林尼治天年亚当斯先算出结果，但格林尼治天文台却把他的论文束之高阁。文台却把他的论文束之高阁。1846年年9月月18日，勒威耶把结果寄到了柏林，日，勒威耶把结果寄到了柏林

18、，却受到了重视。柏林天文台的伽勒于却受到了重视。柏林天文台的伽勒于1846年年9月月23日晚就进行了搜索，并日晚就进行了搜索，并且在离勒威耶预报位置不远的地方发且在离勒威耶预报位置不远的地方发现了这颗新行星。现了这颗新行星。海王星的发现使哥海王星的发现使哥白尼学说和牛顿力学得到了最好的白尼学说和牛顿力学得到了最好的证明。证明。科学史上的一段佳话科学史上的一段佳话 ks5u精品课件 海王星发现之后，人们发现它的轨道也与理海王星发现之后，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星的存在的方法预言另一颗新星的存在 在预言提出之后，在预言提出之后，1930年年3月月14日，汤博发现日，汤博发现了这颗新星了这颗新星冥王星冥王星ks5u精品课件ks5u精品课件ks5u精品课件