高中物理 6.4《萬有引力理論的成就》課件4 新人教必修2

1、2021/8/11 星期三1萬有引力理論的成就2021/8/11 星期三2問題與思考學(xué)習(xí)了萬有引力定律在天文學(xué)中有哪些應(yīng)用1、天體質(zhì)量的計算2、發(fā)現(xiàn)未知天體2021/8/11 星期三3MmrF萬=F向心=一、天體質(zhì)量的計算 行星繞恒星的運(yùn)動和衛(wèi)星繞行星的運(yùn)動均可近似看成是勻速圓周運(yùn)動，其所需的向心力就是恒星與行星、行星與衛(wèi)星的萬有引力提供的（r為軌道半徑）2021/8/11 星期三4 例、把地球繞太陽公轉(zhuǎn)看做是勻速圓周運(yùn)動,軌道平均半徑約為1.5108km，已知引力常量G=6.6710-11N m2/kg2，則可估算出太陽的質(zhì)量大約是多少kg?（結(jié)果取一位有效數(shù)字）由 F萬=F向心=2021/

2、8/11 星期三5若用計算太陽質(zhì)量的方法，則如何測地球的質(zhì)量及密度？思考行星表面的重力加速度?利用月球繞地球利用黃金代換2021/8/11 星期三6解決天體問題的兩個思路（1）萬有引力提供向心力（2）重力等于其所受的萬有引力F萬=F向心M為中心天體質(zhì)量g為中心天體表面的重力加速度R為中心天體的半徑F萬=mgGM=gR2(黃金代換)理解2021/8/11 星期三7（r為軌道半徑，R為中心天體的半徑）（r=R）（衛(wèi)星在天體表面做圓周運(yùn)動）小結(jié)F萬=F向心=2021/8/11 星期三8 例、一艘宇宙飛船飛近某一個不知名的行星，并進(jìn)入靠近該行星表面的圓形軌道，宇航員進(jìn)行預(yù)定的考察工作，宇航員能不能僅用

3、一只表通過測定時間來測定該行星的密度？說明理由及推導(dǎo)過程。 分析：使宇宙飛船靠近行星表面做勻速圓周運(yùn)動（r=R）=r=R2021/8/11 星期三9 例1、設(shè)地球表面重力加速度為g0，物體在距離地心4R（R是地球的半徑）處，由于地球的作用而產(chǎn)生的加速度為g，則g/g0為多少？ 例2、某個行星質(zhì)量是地球質(zhì)量的一半，半徑也是地球的一半，那么一個物體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？2021/8/11 星期三10 例3、某個行星的質(zhì)量是地球質(zhì)量的一半，半徑也是地球的一半，某人在地球上能舉起100kg的重物，若在該行星上最多能舉起質(zhì)量為多少千克的物體？（地球表面的重力加速度g取9.8

4、m/s2)2021/8/11 星期三11課堂練習(xí)4.太陽光到達(dá)地球需要的時間為500s,地球繞太陽運(yùn)行一周需要的時間為365天,試算出太陽的質(zhì)量(取一位有效數(shù)字).2021/8/11 星期三12課堂練習(xí)5.假如一做圓周運(yùn)動的人造衛(wèi)星的軌道半 徑r增為原來的2倍，則 （ ） A據(jù)v=r可知，衛(wèi)星的線速度將變?yōu)?原來的2倍 B據(jù)F=mv2/r可知，衛(wèi)星所受的向心力 減為原來的1/2 C據(jù)F=GmM/r2可知，地球提供的向心 力減為原來的1/4 D由GmM/r2=m2r可知，衛(wèi)星的角速 度將變?yōu)樵瓉淼?/4C2021/8/11 星期三136.中子星是恒星演化過程的一種可能結(jié)果，它的密度很大?，F(xiàn)有一中

5、子星，觀測到它的自轉(zhuǎn)周期為T= s。問該中子星的最小密度應(yīng)是多少才能維持該星的穩(wěn)定，不致因自轉(zhuǎn)而瓦解。計算時星體可視為均勻球體。(引力常量 )2021/8/11 星期三14解：設(shè)想中子星赤道處一小塊物質(zhì)，只有當(dāng)它受到的萬有引力大于或等于它隨星體所需的向心力時，中子星才不會瓦解。設(shè)中子星的密度為，質(zhì)量為M ，半徑為R，其周期為T，位于赤道處的小物塊質(zhì)量為m，則有 由以上各式得 代入數(shù)據(jù)解得： 2021/8/11 星期三15【例7】 三顆人造地球衛(wèi)星A、B、C 繞地球作勻速圓周運(yùn)動，如圖所示，已知MA=MB vB = vC B周期關(guān)系為 TA TB = TC C向心力大小關(guān)系為FA=FB FC D

6、半徑與周期關(guān)系為CAB地球A B D 2021/8/11 星期三16如圖所示，有A、B兩顆行星繞同一顆恒星M做圓周運(yùn)動，旋轉(zhuǎn)方向相同，A行星的周期為T1，B行星的周期為T2，在某一時刻兩行星相距最近，則 （ ） A經(jīng)過時間 t=T1+T2兩行星再次相距最近 B 經(jīng)過時間 t=T1T2/(T2-T1)，兩行星再次相距最近 C經(jīng)過時間 t=(T1+T2 )/2，兩行星相距最遠(yuǎn) D經(jīng)過時間 t=T1T2/2(T2-T1) ，兩行星相距最遠(yuǎn)MAB解：經(jīng)過時間 t1 ， B 轉(zhuǎn)n 轉(zhuǎn)，兩行星再次相距最近， 則A比B多轉(zhuǎn)1 轉(zhuǎn)t1 =nT2 =（n+1）T1n= T1/(T2-T1)， t1 =T1T2/

7、(T2-T1) ，經(jīng)過時間 t2 ， B 轉(zhuǎn)m 轉(zhuǎn)，兩行星再次相距 最遠(yuǎn)， 則A比B多轉(zhuǎn)1/2 轉(zhuǎn) t2 =mT2 =（m+1/2）T1m= T1/2(T2-T1) t2 =T1T2/2(T2-T1) B D（4）追及相遇問題2021/8/11 星期三17二、發(fā)現(xiàn)未知的星體1、行星的發(fā)現(xiàn)開普勒時代 ：5大行星18世紀(jì) : 7大行星根據(jù)軌道的偏離計算出第8大行星海王星，注意是哪些人計算出來的，哪些人發(fā)現(xiàn)的2、一次失敗的理論計算，后來發(fā)現(xiàn)了第九大行星冥王星2021/8/11 星期三18背景： 1781年由英國物理學(xué)家威廉赫歇爾發(fā)現(xiàn)了天王星，但人們觀測到的天王星的運(yùn)行軌跡與萬有引力定律推測的結(jié)果有一些誤差 1：1845年英國人亞當(dāng)斯和法國天文