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(bào).,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(jì)算天體的質(zhì)量和密度的原理與方法.,知識(shí)回顧：,1.物體做圓周運(yùn)動(dòng)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(gè)質(zhì)點(diǎn)或者兩個(gè)均勻球體之間的相互作用.（兩物體為均勻球體時(shí)，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(jì)算出來的天王星的運(yùn)動(dòng)總與實(shí)際的觀測(cè)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(bào)天王星未來的位置！,,是星表有錯(cuò)？ 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(jì)算,,,1846年8月31日，勒維烈把計(jì)算出的這顆大行星的位置，通知了柏林天文臺(tái).1846年9月23日，德國(guó)加勒在與預(yù)報(bào)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(jì)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(shí)，也驗(yàn)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(duì)彗星的描述畫面生動(dòng)，彌足珍貴.我國(guó)在這方面的記載尤為豐富.,二.哈雷彗星的預(yù)報(bào),哈雷彗星的預(yù)報(bào),牛頓發(fā)現(xiàn)的萬有引力定律，開始只是一個(gè)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(bào)，萬有引力定律不斷地被科學(xué)實(shí)驗(yàn)所證實(shí)，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(yùn)動(dòng)，太陽為中心天體.思考：行星做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力是什么？,行星繞恒星的運(yùn)動(dòng)和衛(wèi)星繞行星的運(yùn)動(dòng)均可近似看成是勻速圓周運(yùn)動(dòng)，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(yùn)動(dòng),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(gè)分力.,因?yàn)镕向很小，,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(jì)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(jì)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(gè)行星繞太陽運(yùn)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(cè))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(cè)得它圍繞該恒星運(yùn)行一周所用時(shí)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(yùn)行的軌道和地球繞太陽運(yùn)行的軌道都是圓，僅利用以上兩個(gè)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(yùn)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(jí)地球”，名為“55Cancri e”該行星繞母星（中心天體）運(yùn)行的周期約為地球繞太陽運(yùn)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(yùn)動(dòng)，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.,