《高中物理 第三章 萬有引力定律 3 萬有引力定律的應用課件 教科版必修2》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《高中物理 第三章 萬有引力定律 3 萬有引力定律的應用課件 教科版必修2（18頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
1、【知識目標知識目標】1.進一步掌握萬有引力定律的內(nèi)容；進一步掌握萬有引力定律的內(nèi)容；2.能應用這個定律進行計算一些比較簡單的天體能應用這個定律進行計算一些比較簡單的天體問題。問題?！局攸c重點】萬有引力定律的應用。萬有引力定律的應用。【難點難點】萬有引力定律的應用思路。萬有引力定律的應用思路。復習復習：萬有引力定律萬有引力定律自然界中任何兩物體都是相互吸自然界中任何兩物體都是相互吸引的，引力的大小跟這兩個物體引的，引力的大小跟這兩個物體質量的乘積成正比，跟它們的距質量的乘積成正比，跟它們的距離的二次方成反比離的二次方成反比2. 2.公式公式： F=1. 1.內(nèi)容：內(nèi)容：式式中：中：mm1 1 和
2、和mm2 2為兩物體的質量為兩物體的質量 r r為兩物體的距離為兩物體的距離 G G引力常數(shù)為引力常數(shù)為6.676.671010-11-11 N N m m2 2/kg/kg2 2rmm221G 萬有引力定律揭示了天體運動的規(guī)萬有引力定律揭示了天體運動的規(guī)律，是研究天體運動的重要理論基礎。律，是研究天體運動的重要理論基礎。 萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)對天文學的發(fā)萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)對天文學的發(fā)展起了很大的推動作用，取得了重大的展起了很大的推動作用，取得了重大的成就。成就。 下面我們舉例來說明萬有引力定律下面我們舉例來說明萬有引力定律在天文學上的應用。在天文學上的應用。引入新課引入新課 哈雷根據(jù)牛頓的理論
3、，對1682年出現(xiàn)的彗星的軌道進行了計算，預言它將于1758年再次出現(xiàn)?？死茁逵嬎懔四拘呛屯列菍@顆彗星的影響，指出它將于1759年4月經(jīng)過近日點。這個預言果然得到了證實。 (1)現(xiàn)象現(xiàn)象問題的發(fā)現(xiàn)問題的發(fā)現(xiàn) 天文學家在用牛頓的引力理論分析天王星運天文學家在用牛頓的引力理論分析天王星運動時，發(fā)現(xiàn)單用大陽和其他行星對它的引力作用，動時，發(fā)現(xiàn)單用大陽和其他行星對它的引力作用，并不能圓滿地作出解釋并不能圓滿地作出解釋 用萬有引力定律計算出來的天王星的軌道與用萬有引力定律計算出來的天王星的軌道與實際觀測到的結果不相符，發(fā)生了偏離實際觀測到的結果不相符，發(fā)生了偏離 (2)兩種觀點兩種觀點猜想與假設猜想與
4、假設 一是萬有引力定律不準確；一是萬有引力定律不準確； 二是萬有引力定律沒有問題，只是天王星軌二是萬有引力定律沒有問題，只是天王星軌道外有未知的行星吸引天王星，使其軌道發(fā)生偏道外有未知的行星吸引天王星，使其軌道發(fā)生偏離離 (3)亞當斯和勒維耶的計算及預言亞當斯和勒維耶的計算及預言科學推科學推理理. 亞當斯和勒維耶相信未知行星的存在，根據(jù)亞當斯和勒維耶相信未知行星的存在，根據(jù)天王星的觀測資料，各自獨立地利用萬有引力定天王星的觀測資料，各自獨立地利用萬有引力定律計算出這顆律計算出這顆“新新”行星的軌道行星的軌道 (4)伽勒的發(fā)現(xiàn)伽勒的發(fā)現(xiàn)實踐檢驗實踐檢驗 1846年，德國科學家伽勒在勒維耶預言的位
5、年，德國科學家伽勒在勒維耶預言的位置附近發(fā)現(xiàn)了海王星，和預言的位置只差置附近發(fā)現(xiàn)了海王星，和預言的位置只差1度度 1930年，湯姆根據(jù)洛韋爾對海王星軌道異常年，湯姆根據(jù)洛韋爾對海王星軌道異常的分析，發(fā)現(xiàn)了冥王星的分析，發(fā)現(xiàn)了冥王星 海王星、冥王星的發(fā)現(xiàn)，進一步地證明了萬海王星、冥王星的發(fā)現(xiàn)，進一步地證明了萬有引力定律的正確性。有引力定律的正確性。 若不考慮地球自轉的影響，地面上質量為若不考慮地球自轉的影響，地面上質量為m的的物體所受的重力物體所受的重力mg等于地球對物體的引力，即等于地球對物體的引力，即 GgRM2 式中式中M是地球的質量；是地球的質量； R是地球的半徑，也就是物體到地心的距離
6、。是地球的半徑，也就是物體到地心的距離。 由此解出由此解出2RmMGmg 設甲星球質量為設甲星球質量為m1、半徑為、半徑為r1、表面重力加速、表面重力加速度為度為a1；乙星球質量為；乙星球質量為m2、半徑為、半徑為r2、表面重力加、表面重力加速度為速度為a2。 若一物體質量為若一物體質量為m，在星球表面所受的重力，在星球表面所受的重力 ma等于星球對該物體的引力：等于星球對該物體的引力：22222111rmmGmarmmGma 21222121rraamm 則則若若21222121rmrmaa 設設M M為太陽為太陽( (或某一天體或某一天體) )的質量，的質量，m m是行星是行星( (或或某
7、一衛(wèi)星某一衛(wèi)星) )的質量，的質量，r r是行星是行星( (或衛(wèi)星或衛(wèi)星) )的軌道半徑，的軌道半徑，T T是行星是行星( (或衛(wèi)星或衛(wèi)星) )繞太陽繞太陽( (或天體或天體) )公轉的周期。公轉的周期。F需需=mr2=mr( )2-(1)而而行星運動的向心力由萬有引力提供，即：行星運動的向心力由萬有引力提供，即：F供供=rGMm2-(2)由（由（1）（）（2）可得）可得： M=TGr4232 T2 以地球繞太陽公轉為例：以地球繞太陽公轉為例：地球繞太陽運轉的軌道半徑：地球繞太陽運轉的軌道半徑： r =1.5r =1.5101011 11mm 公轉周期一年：公轉周期一年： T=3.16 T=3
8、.16 10 107 7s s 代代入入 M=M=TGr4232 得：得：M=M=kg)1016. 3(1067. 6)105 . 1(14. 3471121132 =2.0=2.0 10 103030kgkg注：注：在此求不出運動天體本身的質量在此求不出運動天體本身的質量求中心天體的密度求中心天體的密度 分析與解答：分析與解答： 數(shù)學公式提示：球的體積數(shù)學公式提示：球的體積V=V=R343 假設中心天體為質量分布均勻的球體，假設中心天體為質量分布均勻的球體，并設其半徑為并設其半徑為R ,R ,體積為體積為V V，密度為密度為，則有：則有：天體質量天體質量 M= V=M= V=TGr4232
9、R343 另有天體質量另有天體質量 M=M=-（1 1）-（2 2）由（由（1 1）（）（2 2）得到：）得到： =RTGr3323 當當m繞繞M表面運動時表面運動時, r=R，則上則上式：式： =RTGr3323 可表示為：可表示為： =TG32 或者表示為：或者表示為： T2 =G3 （為常數(shù)）（為常數(shù)） 所以當所以當mm繞繞MM表面運動時，只須測出其表面運動時，只須測出其運動運動周期周期T T，就能測出天體的密度就能測出天體的密度。見課時作業(yè)見課時作業(yè)29(p75)第第2、3、5題題 1根據(jù)引力常數(shù)根據(jù)引力常數(shù)G和下列各組數(shù)據(jù)，能計算和下列各組數(shù)據(jù)，能計算出地球質量的是出地球質量的是(
10、) A地球繞太陽運行的周期及地球離太陽的距地球繞太陽運行的周期及地球離太陽的距離離 B月球繞地球運行的周期及月球離地球的距月球繞地球運行的周期及月球離地球的距離離 C.人造地球衛(wèi)星在地面附近繞行的速度及運人造地球衛(wèi)星在地面附近繞行的速度及運行周期行周期 D.若不考慮地球自轉，已知地球的半徑及重若不考慮地球自轉，已知地球的半徑及重力加速度力加速度BCD 22001年年10月月22日，歐洲航天局由衛(wèi)星觀測日，歐洲航天局由衛(wèi)星觀測發(fā)現(xiàn)銀河系中心存在一個超大型黑洞，命名為發(fā)現(xiàn)銀河系中心存在一個超大型黑洞，命名為MCG6-30-15，由于黑洞的強大引力，周圍物質，由于黑洞的強大引力，周圍物質大量掉入黑洞
11、，假定銀河系中心僅此一個黑洞，大量掉入黑洞，假定銀河系中心僅此一個黑洞，已知太陽系繞銀河系中心勻速運轉，下列哪一組已知太陽系繞銀河系中心勻速運轉，下列哪一組數(shù)據(jù)可估算該黑洞的質量數(shù)據(jù)可估算該黑洞的質量( ) A地球繞太陽公轉的周期和速度地球繞太陽公轉的周期和速度 B太陽的質量和運行速度太陽的質量和運行速度 C太陽質量和到太陽質量和到MCG6-30-15的距離的距離 D太陽運行速度和到太陽運行速度和到MCG6-30-15的距離的距離D正正確確故故由由解解DGrV，MrvmrMmG：222 3下列說法中正確的是下列說法中正確的是( ) A天王星偏離根據(jù)萬有引力計算的軌道，是天王星偏離根據(jù)萬有引力計
12、算的軌道，是由于天王星受到軌道外面其他行星的引力作用由于天王星受到軌道外面其他行星的引力作用 B只有海王星是人們依據(jù)萬有引力定律計算只有海王星是人們依據(jù)萬有引力定律計算軌道而發(fā)現(xiàn)的軌道而發(fā)現(xiàn)的 C天王星是人們依據(jù)萬有引力定律計算軌道天王星是人們依據(jù)萬有引力定律計算軌道而發(fā)現(xiàn)的而發(fā)現(xiàn)的 D以上均不正確以上均不正確 解析：解析：1781年年3月月13日晚，恒星天文學之父日晚，恒星天文學之父赫歇耳用自制的大望遠鏡發(fā)現(xiàn)天王星海王星赫歇耳用自制的大望遠鏡發(fā)現(xiàn)天王星海王星是繼天王星之后發(fā)現(xiàn)的第二顆新行星，但與天王是繼天王星之后發(fā)現(xiàn)的第二顆新行星，但與天王星不同，海王星的發(fā)現(xiàn)是神機妙算的結果同理，星不同，海
13、王星的發(fā)現(xiàn)是神機妙算的結果同理，冥王星也是天文學家分析推算出來的冥王星也是天文學家分析推算出來的A課堂小結：課堂小結：1.研究天體運動應用公式：研究天體運動應用公式：F=GMm/r2 (掌握公式的變形掌握公式的變形)。2.測量天體質量測量天體質量M或天體密度：或天體密度： 天體質量：天體質量：M=42r3/GT2 天體密度：天體密度：=3r3/GT2R3 若衛(wèi)星在天體表面運行，若衛(wèi)星在天體表面運行，則則r=R，而有而有=3/GT2。3.研究天體表面物體重力的應用公式：研究天體表面物體重力的應用公式：mg=GMm/R24.解決天體問題的兩條思路：解決天體問題的兩條思路：萬有引力提供向心力萬有引力提供向心力 ：GMm/r2=mv2/r 重力等于其所受的萬有引力：重力等于其所受的萬有引力：mg=GMm/R2
高中物理 第三章 萬有引力定律 3 萬有引力定律的應用課件 教科版必修2
