《甘肅省武威市高中物理 第六章 萬有引力與航天 6.4 萬有引力理論的成就課件 新人教版必修2》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《甘肅省武威市高中物理 第六章 萬有引力與航天 6.4 萬有引力理論的成就課件 新人教版必修2（22頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、4 萬有引力理論的成就1.1.了解萬有引力定律在天文學(xué)上的了解萬有引力定律在天文學(xué)上的應(yīng)用。應(yīng)用。 2.2.會(huì)用萬有引力定律計(jì)算天體的質(zhì)量會(huì)用萬有引力定律計(jì)算天體的質(zhì)量和密度和密度。3.3.掌握綜合運(yùn)用萬有引力定律和圓周運(yùn)動(dòng)掌握綜合運(yùn)用萬有引力定律和圓周運(yùn)動(dòng)學(xué)知識(shí)分析具體問題的方法。學(xué)知識(shí)分析具體問題的方法。 2mvFr2Fmr22()FmrT2MmFGr(1) (1) 分別寫出向心力與線速度、角速度以分別寫出向心力與線速度、角速度以及周期的關(guān)系式。及周期的關(guān)系式。(2)(2)萬有引力定律的內(nèi)容是什么？如何用公萬有引力定律的內(nèi)容是什么？如何用公式表示？式表示？知識(shí)回憶知識(shí)回憶阿基米德在研究杠桿
2、原理后，曾經(jīng)說過一句什么名言？阿基米德在研究杠桿原理后，曾經(jīng)說過一句什么名言？ “給我一個(gè)支點(diǎn)，我可以撬給我一個(gè)支點(diǎn)，我可以撬動(dòng)地球。動(dòng)地球?！?那我們又是怎么知道巨大的那我們又是怎么知道巨大的地球的質(zhì)量呢地球的質(zhì)量呢? ?那給我們一個(gè)杠桿那給我們一個(gè)杠桿( (天平天平) )是是否就可以稱量地球的質(zhì)量了否就可以稱量地球的質(zhì)量了呢？呢？不能不能一、科學(xué)真是迷人一、科學(xué)真是迷人二百多年前二百多年前, ,英國人卡文迪許用他自己設(shè)計(jì)英國人卡文迪許用他自己設(shè)計(jì)的扭秤，的扭秤，“第一次稱出了地球的質(zhì)量第一次稱出了地球的質(zhì)量”。 稱量地球的重量稱量地球的重量 1.1.卡文迪許為什么說自己的實(shí)驗(yàn)是卡文迪許為什
3、么說自己的實(shí)驗(yàn)是“稱量地球的重量稱量地球的重量（質(zhì)量）（質(zhì)量）”？請你解釋一下原因。？請你解釋一下原因。 不考慮地球自轉(zhuǎn)的影響不考慮地球自轉(zhuǎn)的影響 M M是地球質(zhì)量，是地球質(zhì)量，r r是物體距地心的距離，是物體距地心的距離，即地球半徑即地球半徑R R GgRGgrM22重力加速度重力加速度g g和地球半徑和地球半徑R R在卡文迪許之前就知道了，一在卡文迪許之前就知道了，一旦測得引力常量旦測得引力常量G G，則可以計(jì)算出地球的質(zhì)量，則可以計(jì)算出地球的質(zhì)量M M。 2rMmGmg 例例1.1.設(shè)地面附近的重力加速度設(shè)地面附近的重力加速度g=9.8m/sg=9.8m/s2 2，地球半徑，地球半徑R
4、R =6.4=6.410106 6m m，引力常量，引力常量G=6.67G=6.671010-11-11 Nm Nm2 2/kg/kg2 2，試，試估算地球的質(zhì)量。估算地球的質(zhì)量。 26 22411gR9.8 (6.4 10 )Mkg6 10 kgG6.67 10 答案：答案：6 610102424kgkg解：解：1.1.地球?qū)嶋H軌道是什么形狀？為了解決問題地球?qū)嶋H軌道是什么形狀？為了解決問題的方便，我們通常可以認(rèn)為地球在繞怎樣的的方便，我們通?？梢哉J(rèn)為地球在繞怎樣的軌道做什么運(yùn)動(dòng)？軌道做什么運(yùn)動(dòng)？用萬有引力定律可算出地球的質(zhì)量，能否用用萬有引力定律可算出地球的質(zhì)量，能否用它算出太陽的質(zhì)量呢它
5、算出太陽的質(zhì)量呢? ?通?？梢哉J(rèn)為地球繞太陽做勻速圓周運(yùn)動(dòng)通?？梢哉J(rèn)為地球繞太陽做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。二、計(jì)算天體的質(zhì)量二、計(jì)算天體的質(zhì)量 2.2.地球作圓周運(yùn)動(dòng)的向心力是由什么力來提供的？地球作圓周運(yùn)動(dòng)的向心力是由什么力來提供的？2MmFGrrMmF地球作圓周運(yùn)動(dòng)的向心力是由太陽對地球的萬地球作圓周運(yùn)動(dòng)的向心力是由太陽對地球的萬有引力來提供的。有引力來提供的。nFF 引2rMmGF 引rmFn222MmGmrrGrM32 地球公轉(zhuǎn)角速度地球公轉(zhuǎn)角速度 不能直接測出不能直接測出, ,但我們知道地但我們知道地球公轉(zhuǎn)的周期球公轉(zhuǎn)的周期 。T該表達(dá)式與地球（環(huán)行天體）質(zhì)量該表達(dá)式與地球（環(huán)行天體）質(zhì)量m
6、m有沒有關(guān)系？有沒有關(guān)系？rM mFvT2324GTrMGrM32T2例例2.2.把地球繞太陽的公轉(zhuǎn)看作是勻速圓周運(yùn)動(dòng)，軌把地球繞太陽的公轉(zhuǎn)看作是勻速圓周運(yùn)動(dòng)，軌道半徑約為道半徑約為1.51.5101011 11 m m，已知引力常量，已知引力常量G=6.67G=6.6710101111 Nm Nm2 2/kg/kg2 2，則可估算出太陽的質(zhì)量約為，則可估算出太陽的質(zhì)量約為 kgkg。解：解：地球繞太陽運(yùn)轉(zhuǎn)的周期地球繞太陽運(yùn)轉(zhuǎn)的周期: :T=365T=3652424606060s=3.1560s=3.1510107 7s s地球繞太陽做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力由萬有引力提供，地球繞太陽做勻速圓周運(yùn)
7、動(dòng)的向心力由萬有引力提供，22Mm2Gmr()rT2 3211 302117 24 r4 3.14(1.5 10 ) M2 10 kgGT6.67 10(3.2 10 ) 答案：答案：2 210103030【提示【提示】解題時(shí)經(jīng)常需要引用一些常數(shù)，如地球自轉(zhuǎn)周期、解題時(shí)經(jīng)常需要引用一些常數(shù)，如地球自轉(zhuǎn)周期、月球公轉(zhuǎn)周期等。應(yīng)注意挖掘使用。月球公轉(zhuǎn)周期等。應(yīng)注意挖掘使用。海王星的軌道由英國的劍海王星的軌道由英國的劍橋大學(xué)的學(xué)生亞當(dāng)斯和法橋大學(xué)的學(xué)生亞當(dāng)斯和法國年輕的天文愛好者勒維國年輕的天文愛好者勒維耶各自獨(dú)立計(jì)算出來。耶各自獨(dú)立計(jì)算出來。18461846年年9 9月月2323日晚，由德日晚，由
8、德國的伽勒在勒維耶預(yù)言的國的伽勒在勒維耶預(yù)言的位置附近發(fā)現(xiàn)了這顆行星位置附近發(fā)現(xiàn)了這顆行星, ,人們稱其為人們稱其為“筆尖下發(fā)現(xiàn)筆尖下發(fā)現(xiàn)的行星的行星”。海王星海王星三、預(yù)測未知天體三、預(yù)測未知天體海王星的發(fā)現(xiàn)海王星的發(fā)現(xiàn) 當(dāng)時(shí)有兩個(gè)青年當(dāng)時(shí)有兩個(gè)青年英國的英國的亞當(dāng)斯和法國的勒維耶在互不亞當(dāng)斯和法國的勒維耶在互不知曉的情況下分別進(jìn)行了整整知曉的情況下分別進(jìn)行了整整兩年的工作。兩年的工作。18451845年亞當(dāng)斯先年亞當(dāng)斯先算出結(jié)果，但格林尼治天文臺(tái)算出結(jié)果，但格林尼治天文臺(tái)卻把他的論文束之高閣。卻把他的論文束之高閣。18461846年年9 9月月1818日，勒維耶把結(jié)果寄到了柏林，卻受到了重
9、視。柏日，勒維耶把結(jié)果寄到了柏林，卻受到了重視。柏林天文臺(tái)的伽勒于林天文臺(tái)的伽勒于18461846年年9 9月月2323日晚就進(jìn)行了搜索，并且日晚就進(jìn)行了搜索，并且在離勒維耶預(yù)報(bào)位置不遠(yuǎn)的地方發(fā)現(xiàn)了這顆新行星。在離勒維耶預(yù)報(bào)位置不遠(yuǎn)的地方發(fā)現(xiàn)了這顆新行星。 海海王星的發(fā)現(xiàn)使哥白尼學(xué)說和牛頓力學(xué)得到了最好的證明。王星的發(fā)現(xiàn)使哥白尼學(xué)說和牛頓力學(xué)得到了最好的證明?？茖W(xué)史上的一段佳話科學(xué)史上的一段佳話 海王星的發(fā)現(xiàn)海王星的發(fā)現(xiàn)理論軌道理論軌道實(shí)際軌道實(shí)際軌道 海王星發(fā)現(xiàn)之后，人們發(fā)現(xiàn)它的軌道也與理論計(jì)算的海王星發(fā)現(xiàn)之后，人們發(fā)現(xiàn)它的軌道也與理論計(jì)算的不一致。于是幾位學(xué)者用亞當(dāng)斯和勒維不一致。于是幾位
10、學(xué)者用亞當(dāng)斯和勒維耶耶列的方法預(yù)言另列的方法預(yù)言另一顆行星的存在。一顆行星的存在。 在預(yù)言提出之后，在預(yù)言提出之后，19301930年年3 3月月1414日，湯博發(fā)現(xiàn)了這顆日，湯博發(fā)現(xiàn)了這顆行行星星冥王星。冥王星。1.1.飛船在某行星表面附近沿圓軌道繞該行星飛行，認(rèn)為行飛船在某行星表面附近沿圓軌道繞該行星飛行，認(rèn)為行星是密度均勻的球體，要確定該行星的密度，只需要測量星是密度均勻的球體，要確定該行星的密度，只需要測量 ( )( )A.A.飛船的軌道半徑飛船的軌道半徑 B.B.飛船的質(zhì)量飛船的質(zhì)量C.C.飛船的運(yùn)行周期飛船的運(yùn)行周期 D.D.行星的質(zhì)量行星的質(zhì)量C C2.2.設(shè)行星繞恒星的運(yùn)動(dòng)軌道
11、是圓，則其運(yùn)行周期設(shè)行星繞恒星的運(yùn)動(dòng)軌道是圓，則其運(yùn)行周期T T的平方的平方與其運(yùn)動(dòng)軌道半徑與其運(yùn)動(dòng)軌道半徑R R的三次方之比為常量，那么的三次方之比為常量，那么k k的大小的大小 （ ）A.A.只與行星質(zhì)量有關(guān)只與行星質(zhì)量有關(guān) B.B.只與恒星質(zhì)量有關(guān)只與恒星質(zhì)量有關(guān)C.C.與行星及恒星的速度都有關(guān)與行星及恒星的速度都有關(guān)D.D.以上都不正確以上都不正確B B3.3.（20122012南陽高一檢測）航天飛機(jī)在圍繞地球做勻速圓南陽高一檢測）航天飛機(jī)在圍繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)過程中，下列關(guān)于宇航員的說法中正確的（周運(yùn)動(dòng)過程中，下列關(guān)于宇航員的說法中正確的（ ）A.A.宇航員不再受重力作用宇航員不再受重力作用B.B.宇航員受的重力提供其做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力宇航員受的重力提供其做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力C.C.宇航員處于完全失重狀態(tài)宇航員處于完全失重狀態(tài)D.D.宇航員對座椅的壓力為零宇航員對座椅的壓力為零BCD BCD 2324 rM =GT323M3r =VGT R（r r為軌道半徑，為軌道半徑，R R為中心天體的半徑）為中心天體的半徑）23=GT（衛(wèi)星在天體表面做圓周運(yùn)動(dòng)）（衛(wèi)星在天體表面做圓周運(yùn)動(dòng)）F F萬萬=F=F向向GMV=r3GM=r2 34 rT=GM22mr()T2M mGr=（r=Rr=R）
甘肅省武威市高中物理 第六章 萬有引力與航天 6.4 萬有引力理論的成就課件 新人教版必修2
