陜西省安康市石泉縣高中物理 第5章 萬有引力與航天 5.3 萬有引力定律與天文學(xué)的新發(fā)現(xiàn)課件 滬科版必修2.ppt

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1、5.3 萬有引力定律與天文學(xué)的 新發(fā)現(xiàn),哈雷彗星,1.了解萬有引力定律在天文學(xué)上的應(yīng)用：海王星的發(fā)現(xiàn)，哈雷彗星的預(yù)報.,3.了解重力的產(chǎn)生及其規(guī)律.,2.學(xué)習(xí)用萬有引力定律計算天體的質(zhì)量和密度的原理與方法.,知識回顧：,1.物體做圓周運動的向心力公式是什么？分別寫出向心力與線速度、角速度、周期的關(guān)系式.,2.萬有引力定律公式：,G為引力常量，r為兩物體的中心距離.,3.適用條件：,僅適用于兩個質(zhì)點或者兩個均勻球體之間的相互作用.（兩物體為均勻球體時，r為兩球心間的距離）,一.筆尖下發(fā)現(xiàn)的行星,1781年發(fā)現(xiàn)天王星后，人們發(fā)現(xiàn)由萬有引力定律計算出來的天王星的運動總與實際的觀測值有微小的差別.,根

2、本無法根據(jù)以前的觀察資料預(yù)報天王星未來的位置！,,是星表有錯？ 是牛頓力學(xué)的理論有誤？ 還是有另外的未知行星在干擾？,天王星的“出軌”引起許多天文學(xué)家的思考：,勒維烈 （18111877）,亞當(dāng)斯 （18191892）,天王星的附近， 還有一顆新的行星,根據(jù)自己的計算,,,1846年8月31日，勒維烈把計算出的這顆大行星的位置，通知了柏林天文臺.1846年9月23日，德國加勒在與預(yù)報相差不多的位置上找到了這顆新行星，命名為海王星.,兩位年輕人，事先不向天空看一眼，憑借萬有引力定律，通過計算，在筆尖下發(fā)現(xiàn)了新的天體，這充分顯示了科學(xué)理論的威力.同時，也驗證了萬有引力定律的正確性.,海王星的發(fā)現(xiàn),

3、此圖像對彗星的描述畫面生動，彌足珍貴.我國在這方面的記載尤為豐富.,二.哈雷彗星的預(yù)報,哈雷彗星的預(yù)報,牛頓發(fā)現(xiàn)的萬有引力定律，開始只是一個假設(shè).在其后的一百多年間，像海王星的發(fā)現(xiàn)，哈雷彗星的成功預(yù)報，萬有引力定律不斷地被科學(xué)實驗所證實，才逐漸得到普遍認(rèn)可.,下面我們看萬有引力定律的其他用途,科學(xué)真是迷人！,三.把天體的質(zhì)量“稱”出來,八大行星圍繞太陽運動，太陽為中心天體.思考：行星做圓周運動的向心力是什么？,行星繞恒星的運動和衛(wèi)星繞行星的運動均可近似看成是勻速圓周運動，其所需的向心力就是由恒星與行星、行星與衛(wèi)星之間的萬有引力提供的，F(xiàn)萬=F向.,解析：,設(shè)太陽的質(zhì)量為M,地球質(zhì)量為m,軌道半

4、徑為r=1.501011 m,公轉(zhuǎn)周期是3.15107 s，,萬有引力提供向心力,例1.把地球繞太陽公轉(zhuǎn)看做是勻速圓周運動,軌道平均半徑約為1.5108 km，已知引力常量G=6.6710-11Nm2/kg2，則可估算出太陽 的質(zhì)量大約是多少?（結(jié)果取一位有效數(shù)字）,1.在地球表面,重力只是萬有引 力的一個分力.,因為F向很小，,所以,重力隨緯度的增大而增大.,重力隨高度的增大而減小.,2.在地球高空,重力就是萬有引力. (因物體不再受地球自轉(zhuǎn)影響),思考,四.破解重力變化之謎,“重力”就是“萬有引力”嗎？,解析：不計地球自轉(zhuǎn)的影響, 物體的重力等于物體受到的萬有引力.,例2.地球表面重力加速

5、度為g, 忽略地球自轉(zhuǎn)的影響, 在距地面高度為h的空中重力加速度是地面上重力加速度的幾倍? 已知地球半徑為R.,天體質(zhì)量的計算方法總結(jié),方法一：已知天體的球體半徑R和球體表面重力加速度g，求天體的質(zhì)量.,基本思路,此式稱為黃金代換式.,方法二：已知行星（或衛(wèi)星）的公轉(zhuǎn)周期T、軌道半徑r，可求出中心天體的質(zhì)量M（但不能求出行星或衛(wèi)星的質(zhì)量m）,基本思路,1.若已知太陽的一個行星繞太陽運轉(zhuǎn)的軌道半徑為r,周 期為T,引力常量為G,則可求得（ ） A.該行星的質(zhì)量 B.太陽的質(zhì)量 C.該行星的平均密度 D.太陽的平均密度,B,2.(2012渭南高一檢測)最近，科學(xué)家在望遠(yuǎn)鏡中看到太陽系外某一恒星有一

6、行星，并測得它圍繞該恒星運行一周所用時間為1200年，它與該恒星的距離為地球到太陽距離的100倍，假設(shè)該行星繞恒星運行的軌道和地球繞太陽運行的軌道都是圓，僅利用以上兩個數(shù)據(jù)可以求出的量有 （ ） A恒星質(zhì)量和太陽質(zhì)量之比 B恒星密度和太陽密度之比 C行星質(zhì)量與地球質(zhì)量之比 D行星運行速度與地球公轉(zhuǎn)速度之比,AD,3.(2011四川高考)天文學(xué)家近日發(fā)現(xiàn)了一顆距地球40光年的“超級地球”，名為“55Cancri e”該行星繞母星（中心天體）運行的周期約為地球繞太陽運行周期的 ，母星的體積約為太陽的60倍.假設(shè)母星與太陽密度相同，“55 Cancri e”與地球均做勻速圓周運動，則“55 Cancri e”與地球的( ) A.軌道半徑之比約為 B.軌道半徑之比約為 C.向心加速度之比約為 D.向心加速度之比約為,B,一.知道萬有引力定律在天文學(xué)上的應(yīng)用發(fā)現(xiàn)未知天體. 二.能夠根據(jù)條件求天體的質(zhì)量和密度. 三.知道重力隨緯度和高度的變化而變化的規(guī)律.,