K6.4-萬有引力理論的成就ppt課件

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6.4 萬有引力理論的成就,1,一、萬有引力定律的基本知識,1、定律的發(fā)現,2、定律的內容,,,,③獨立性,①萬有引力（普遍性）,②相互性,,卡文迪許 測出的。,,①兩質點間的距離,②均勻球體，球心間的距離,牛頓,溫故而知新,④宏觀性,2,二、萬有引力與重力,,,,①在地面：,萬有引力提供向心力和物體壓緊地球的力(重力) 重力是萬有引力的一個分力 當地球看成圓時這兩個力和引力在一條直線上， 這兩個力的和等于引力,F向,故一般計算重力：,故赤道上的重力____,最小,②在空中：,故，離地越高,重力越____,小,,F向,在兩極的重力____,最大,因這地球自轉的角速度很小，需要的向心力可以忽略,溫故而知新,3,二.基本思路,1.將行星（或衛(wèi)星）的運動看成 是勻速圓周運動.,2.萬有引力充當向心力F引=Fn.或在球體表面附近F引=G重,,4,二.基本思路,,,5,,,轉動天體m,,三.明確各個物理量,6,四.應用一－天體質量的計算,方法一. 已知天體的球體半徑R和球體表面重力加速度g.求中心天體的質量,,基本思路,7,牛刀小試,例1：設地球表面的重力加速度為g,物體在距地心4R（R是地球半徑）處，由于地球的引力作用而產生的重力加速度g'，則g ' /g為 A、1； B、1/9； C、1/4； D、1/16。,解析：因為g= g' = , 所以g/g'=1/16,即D選項正確。,8,四.應用一－天體質量的計算,方法二. 已知行星（或衛(wèi)星）的周期公轉周期T、軌道半徑r，可求出中心天體的質量M（但不能求出行星或衛(wèi)星的質量m）,基本思路,需要條件： 地球公轉周期T； 地球軌道半徑r,9,,需要條件：地球線速度v； 地球軌道半徑r。,,需要條件：地球角速度ω； 地球軌道半徑r,,四.應用一－天體質量的計算,10,四.應用二－天體密度的計算,基本思路： 根據上面兩種方式算出中心天體的質量M，結合球體體積計算公式 物體的密度計算公式 求出中心天體的密度,11,四.應用二－天體密度的計算,,12,四.應用二－天體密度的計算,,13,例2.宇航員站在一個星球表面上的某高處h自由釋放一小球，經過時間t落地，該星球的半徑為R，你能求解出該星球的質量嗎？,解析：由星球表面附近重力等于萬有引力得:,解得：,釋放小球后小球做勻加速運動,故星球質量為：,14,特別提醒: 利用萬有引力定律提供向心力，我們只能求出中心天體的質量和密度。所以要求太陽的質量和密度就要以它的行星為研究對象。若要求地球的質量和密度，就要以它的衛(wèi)星為研究對象；也可以以地面上的物體利用重力近似等于萬有引力求得。,15,四.應用三－發(fā)現未知天體,,,16,四.應用三－發(fā)現未知天體,問題1:人們是怎樣應用萬有引力定律來發(fā)現未知天體的?,在18世紀，人們已經知道太陽系有7個行星，其中1781年發(fā)現的第七個行星──天王星的運動軌道，總是同根據萬有引力定律計算出來的有比較大的偏離.當時有人推測，在天王星軌道外面還有一個未發(fā)現的行星，它對天王星的作用引起了上述偏離。英國劍橋大學的學生亞當斯和法國年輕的天文學家勒維耶根據天王星的觀測資料，各自獨立地利用萬有引力定律計算出這顆新行星的軌道。1846年9月23日晚，德國的加勒在勒維列預言的位置附近發(fā)現了這顆新行星。后來，天文學家把這個行星叫做海王星. 用同樣的方法，在1930年3月14日，人們發(fā)現了冥王星,17,1.飛船在某行星表面附近沿圓軌道繞該行星飛行，認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( ) A.飛船的軌道半徑 B.飛船的質量 C.飛船的運行周期 D.行星的質量,C,課堂練習,18,2.設行星繞恒星的運動軌道是圓，則其運行周期T的 平方與其運動軌道半徑R的三次方之比為常量k，那么 k的大小（ ） A.只與行星質量有關 B.只與恒星質量有關 C.與行星及恒星的速度都有關 D.以上都不正確,B,課堂練習,19,3.若已知太陽的一個行星繞太陽運轉的軌道半徑為r,周期為T,引力常數為G,則可求得（ ） A.該行星的質量 B.太陽的質量 C.該行星的平均密度 D.太陽的平均密度,B,課堂練習,20,4. （多選）已知引力常數G和下列各組數據，能計算出地球質量的是( ) A.地球繞太陽運行的周期及地球離太陽的距離 B.月球繞地球運行的周期及月球離地球的距離 C.人造地球衛(wèi)星在地面附近繞行的速度及運行周期 D.人造地球衛(wèi)星在地面附近繞行的運行周期,B.C,解釋：由 知B正確 由 和 得 故C 正確,課堂練習,21,5.中子星是恒星演化過程的一種可能結果，它的密度很大。現有一中子星，觀測到它的自轉周期為T= s。問該中子星的最小密度應是多少才能維持該星的穩(wěn)定，不致因自轉而瓦解。計算時星體可視為均勻球體。,課堂練習,22,解析：設想中子星赤道處有一小物塊，只有當它受到的萬有引力大于或等于它隨星體運動所需的向心力時，中子星才不會瓦解。設中子星的密度為ρ，質量為M ，半徑為R，其周期為T，位于赤道處的小物塊質量為m，則有 由以上各式得 代入數據解得：,課堂練習,23,6如圖所示，在火星與木星軌道之間有一小行星帶．假設該帶中的小行星只受到太陽的引力，并繞太陽做勻速圓周運動.下列說法正確的是( ) A．太陽對各小行星的引力相同 B．各小行星繞太陽運動的周期均小于一年 C．小行星帶內側小行星的向心加速度值大于外側小行星的向心加速度值 D．小行星帶內各小行星圓周運動的線速度值大于地球公轉的線速度值,C,24,一艘宇宙飛船飛近某一個不知名的行星，并進入靠近該行星表面的圓形軌道，宇航員進行預定的考察工作，宇航員能不能僅用一只表通過測定時間來測定該行星的密度？說明理由及推導過程。,分析：使宇宙飛船靠近行星表面做勻速圓周運動（r=R）,,r=R,,能力擴展,25,兩條基本思路,1.重力等于萬有引力,2.萬有引力提供向心力,,小 結,26,謝謝觀賞?。?！,27,