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(xiàn),2、定律的內(nèi)容,,,,③獨(dú)立性,①萬有引力(普遍性),②相互性,,卡文迪許 測出的。,,①兩質(zhì)點(diǎn)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(dāng)?shù)厍蚩闯蓤A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(jì)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(zhuǎn)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(yùn)動看成 是勻速圓周運(yùn)動.,2.萬有引力充當(dāng)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(zhuǎn)動天體m,,三.明確各個物理量,6,四.應(yīng)用一-天體質(zhì)量的計(jì)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(zhì)量,,基本思路,7,牛刀小試,例1:設(shè)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(chǎn)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?yàn)間= g' = , 所以g/g'=1/16,即D選項(xiàng)正確。,8,四.應(yīng)用一-天體質(zhì)量的計(jì)算,方法二. 已知行星(或衛(wèi)星)的周期公轉(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,需要條件: 地球公轉(zhuǎn)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(yīng)用一-天體質(zhì)量的計(jì)算,10,四.應(yīng)用二-天體密度的計(jì)算,基本思路: 根據(jù)上面兩種方式算出中心天體的質(zhì)量M,結(jié)合球體體積計(jì)算公式 物體的密度計(jì)算公式 求出中心天體的密度,11,四.應(yīng)用二-天體密度的計(jì)算,,12,四.應(yīng)用二-天體密度的計(jì)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(jīng)過時間t落地,該星球的半徑為R,你能求解出該星球的質(zhì)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(yùn)動,故星球質(zhì)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(zhì)量和密度。所以要求太陽的質(zhì)量和密度就要以它的行星為研究對象。若要求地球的質(zhì)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(yīng)用三-發(fā)現(xiàn)未知天體,,,16,四.應(yīng)用三-發(fā)現(xiàn)未知天體,問題1:人們是怎樣應(yīng)用萬有引力定律來發(fā)現(xiàn)未知天體的?,在18世紀(jì),人們已經(jīng)知道太陽系有7個行星,其中1781年發(fā)現(xiàn)的第七個行星──天王星的運(yùn)動軌道,總是同根據(jù)萬有引力定律計(jì)算出來的有比較大的偏離.當(dāng)時有人推測,在天王星軌道外面還有一個未發(fā)現(xiàn)的行星,它對天王星的作用引起了上述偏離。英國劍橋大學(xué)的學(xué)生亞當(dāng)斯和法國年輕的天文學(xué)家勒維耶根據(jù)天王星的觀測資料,各自獨(dú)立地利用萬有引力定律計(jì)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(yù)言的位置附近發(fā)現(xiàn)了這顆新行星。后來,天文學(xué)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(xiàn)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(rèn)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(zhì)量 C.飛船的運(yùn)行周期 D.行星的質(zhì)量,C,課堂練習(xí),18,2.設(shè)行星繞恒星的運(yùn)動軌道是圓,則其運(yùn)行周期T的 平方與其運(yùn)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(zhì)量有關(guān) B.只與恒星質(zhì)量有關(guān) C.與行星及恒星的速度都有關(guān) D.以上都不正確,B,課堂練習(xí),19,3.若已知太陽的一個行星繞太陽運(yùn)轉(zhuǎn)的軌道半徑為r,周期為T,引力常數(shù)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,課堂練習(xí),20,4. (多選)已知引力常數(shù)G和下列各組數(shù)據(jù),能計(jì)算出地球質(zhì)量的是( ) A.地球繞太陽運(yùn)行的周期及地球離太陽的距離 B.月球繞地球運(yùn)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(yùn)行周期 D.人造地球衛(wèi)星在地面附近繞行的運(yùn)行周期,B.C,解釋:由 知B正確 由 和 得 故C 正確,課堂練習(xí),21,5.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(jì)算時星體可視為均勻球體。,課堂練習(xí),22,解析:設(shè)想中子星赤道處有一小物塊,只有當(dāng)它受到的萬有引力大于或等于它隨星體運(yùn)動所需的向心力時,中子星才不會瓦解。設(shè)中子星的密度為ρ,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:,課堂練習(xí),23,6如圖所示,在火星與木星軌道之間有一小行星帶.假設(shè)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(yùn)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(yùn)動的周期均小于一年 C.小行星帶內(nèi)側(cè)小行星的向心加速度值大于外側(cè)小行星的向心加速度值 D.小行星帶內(nèi)各小行星圓周運(yùn)動的線速度值大于地球公轉(zhuǎn)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(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=R,,能力擴(kuò)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(jié),26,謝謝觀賞?。?!,27,- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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