人教版必修二第六章第四节64万有引力理论的成就课件.ppt

第六章第六章 万有引力与航天万有引力与航天第四节第四节第四节第四节 、万有引力理论的成就、万有引力理论的成就、万有引力理论的成就、万有引力理论的成就地球对物体的万有引力的两种主要表现形式：地球对物体的万有引力的两种主要表现形式：1 1、“地上地上”:万有引力近似等于重力万有引力近似等于重力“地上地上”指的是，指的是，不绕不绕地球转动在地地球转动在地表或地表附近的物体。表或地表附近的物体。地球表面上，距离越高，重力加速度越小，但地球表面上，距离越高，重力加速度越小，但在离地不远的范围内重力加速度可以认为不变。在离地不远的范围内重力加速度可以认为不变。（地表模型）（地表模型）地轴赤道FnFG2.“2.“天上天上”：万有引力充当向心万有引力充当向心力力 Mmr2G=m 2r=m4 2T2r=manv2r=m“天上天上”指的是，指的是，绕绕地球转动的物体地球转动的物体,万有万有引力完全提供向心力引力完全提供向心力。即使在地球表面附即使在地球表面附近也有可能是天上近也有可能是天上环绕模型环绕模型 我们已经知道地球的质量为我们已经知道地球的质量为6.01024kg，历，历史上是谁测出地球的质量？是用什么方法得知史上是谁测出地球的质量？是用什么方法得知地球的质量呢？地球的质量呢？能用天平秤来称地球吗？能用天平秤来称地球吗？用万有引力定律求地球的质量吗？用万有引力定律求地球的质量吗？能用能用一、计算地球质量的两种方法一、计算地球质量的两种方法方法方法1、忽略地球的自转，地球表面上的物体受到地、忽略地球的自转，地球表面上的物体受到地球的万有引力等于重力球的万有引力等于重力R=6400kmM=6.01024kg地表的重地表的重力加速度力加速度地球地球半径半径G=6.67G=6.671010-11-11N Nm m2 2/kg/kg2 2黄金代换式：黄金代换式：GM=gR2卡文迪许被称为能卡文迪许被称为能称地球质量的人称地球质量的人方法方法2、卫星绕地球公转时（、卫星绕地球公转时（地球为中心天体地球为中心天体），由万有），由万有引力提供向心力引力提供向心力例例1、已知月球绕地球公转的周期、已知月球绕地球公转的周期T，轨道半径，轨道半径r,求地球的质量？求地球的质量？例例2、已知地球半径为、已知地球半径为R，人造地球卫星绕地球表面附，人造地球卫星绕地球表面附近做匀速圆周运动的速度为近做匀速圆周运动的速度为V，求地球的质量？，求地球的质量？轨道轨道半径半径一、计算地球质量的两种方法一、计算地球质量的两种方法r地球地球月球月球两球心两球心距离距离地球半径地球半径中心天体中心天体的质量的质量地球表面地球表面方法方法1、忽略地球的自转，在、忽略地球的自转，在地球表面上的地球表面上的物体所受物体所受的万有引力等于重力的万有引力等于重力方法方法2、卫星绕地球公转时，由万有引力提供向心力、卫星绕地球公转时，由万有引力提供向心力rR提示：由万有引力提供向心力时，只能求中心天体的质量提示：由万有引力提供向心力时，只能求中心天体的质量以地球为例子可以拓展到求其他天体的质量以地球为例子可以拓展到求其他天体的质量一、计算地球质量的两种方法一、计算地球质量的两种方法黄金代换式：黄金代换式：GM=gR2二、求天体的质量二、求天体的质量例例3、已知地球绕太阳公转的半径为、已知地球绕太阳公转的半径为r=1.5108km，求太阳的质量？求太阳的质量？(保留保留1位有效数字）位有效数字）地球公转的周期为地球公转的周期为T=365243600s=3.15107s提示：可作为隐含条件提示：可作为隐含条件地球公转周期地球公转周期365天、自转周期天、自转周期1天、月球公转周期天、月球公转周期27.3天天以地球为例子可以拓展到求其他天体的质量以地球为例子可以拓展到求其他天体的质量地球绕太阳公转由万有引力提供向心力地球绕太阳公转由万有引力提供向心力解：解：例例4、已知某一星球的半径为、已知某一星球的半径为R，该星球表面附近的重，该星球表面附近的重力加速度为力加速度为g，飞船绕该星球做匀速圆周运动的轨道，飞船绕该星球做匀速圆周运动的轨道半径为半径为r，求飞船绕行一周的时间，求飞船绕行一周的时间T？在星球表面的物体受到的重力等于万有引力：在星球表面的物体受到的重力等于万有引力：飞船绕行时由万有引力提供向心力飞船绕行时由万有引力提供向心力即：即：GM=gR2综合习题：综合习题：解：解：rR三、计算天体的平均密度三、计算天体的平均密度天体天体半径半径计算天体平均密度两种思路：计算天体平均密度两种思路：天体天体半径半径轨轨道道半半径径例例5 5：某宇航员驾驶航天飞机到某一星球，他使某宇航员驾驶航天飞机到某一星球，他使航天飞机贴近该星球附近飞行一周，测出飞行时航天飞机贴近该星球附近飞行一周，测出飞行时间为间为T，则该星球的平均密度是多少？，则该星球的平均密度是多少？解：航天飞机绕星球飞行时，由万有引力提供向心力解：航天飞机绕星球飞行时，由万有引力提供向心力 贴地飞行时，贴地飞行时，该星球的平均密度为该星球的平均密度为：四、发现未知天体 观察确定观察确定计算计算观察观察海王星海王星2、发现冥王星、发现冥王星3、哈雷彗星的按时回归、哈雷彗星的按时回归、海王星的发现海王星的发现 万有引力定律可以预测未知天体，不仅巩固万有引力的地万有引力定律可以预测未知天体，不仅巩固万有引力的地位，而且充分展示科学理论具有预见性，如果没有万有引力定位，而且充分展示科学理论具有预见性，如果没有万有引力定律和牛顿三大定律，那么今天的卫星升天、飞船、这些都不可律和牛顿三大定律，那么今天的卫星升天、飞船、这些都不可能实现的。能实现的。1、忽略星球的自转忽略星球的自转，在星球，在星球表面表面上或星球上或星球表面附近相对表面附近相对星球静止（地表模型）星球静止（地表模型）的物体所受的万有引力等于重力的物体所受的万有引力等于重力2、环绕模型环绕模型，由万有引力提供向心力，求中心天体，由万有引力提供向心力，求中心天体的质量和密度的质量和密度rR小结：小结：一、解决天体运动问题的两条思路一、解决天体运动问题的两条思路二、发现未知天体二、发现未知天体黄金代换式：黄金代换式：GM=gR2 18世纪时人们已经发现太阳系的七大行星，其中世纪时人们已经发现太阳系的七大行星，其中第七颗是天王星，后来人们观测天王星的轨道与用万第七颗是天王星，后来人们观测天王星的轨道与用万有引力计算出来的轨道有一些偏差，有一些科学家怀有引力计算出来的轨道有一些偏差，有一些科学家怀疑万有引力存在一些问题，但有一些科学家认为在天疑万有引力存在一些问题，但有一些科学家认为在天王星的附近应该有一颗未知行星在吸引它。当时正在王星的附近应该有一颗未知行星在吸引它。当时正在英国剑桥大学读书的学生英国剑桥大学读书的学生亚当斯亚当斯和法国年轻的天文学和法国年轻的天文学家家勒维列勒维列相信在天王星的附近存在未知行星的说法，相信在天王星的附近存在未知行星的说法，他们各自独立研究，利用万有引力定律计算出这颗行他们各自独立研究，利用万有引力定律计算出这颗行星即将出现的时间和地点，后来德国天文学家星即将出现的时间和地点，后来德国天文学家伽勒伽勒在在天文观测中认出了这颗新行星，人们称这颗新行星为天文观测中认出了这颗新行星，人们称这颗新行星为笔尖下发现的行星，命名为海王星。笔尖下发现的行星，命名为海王星。