高一物理課件：第6章4《萬(wàn)有引力理論的成就》（人教版必修2）

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歡迎進(jìn)入物理課堂 4萬(wàn)有引力理論的成就 1 了解萬(wàn)有引力定律在天文學(xué)上的應(yīng)用 2 會(huì)用萬(wàn)有引力定律計(jì)算天體的質(zhì)量和密度 3 掌握綜合運(yùn)用萬(wàn)有引力定律和圓周運(yùn)動(dòng)學(xué)知識(shí)分析具體問(wèn)題的方法 一 科學(xué)真是迷人一百多年前 英國(guó)人卡文迪許用他自己設(shè)計(jì)的扭秤 第一次稱(chēng)出了地球的質(zhì)量 稱(chēng)量地球的重量 1 卡文迪許為什么說(shuō)自己的實(shí)驗(yàn)是 稱(chēng)量地球的重量 質(zhì)量 請(qǐng)你解釋一下原因 不考慮地球自轉(zhuǎn)的影響 M是地球質(zhì)量 r是物體距地心的距離 即地球半徑R 重力加速度g和地球半徑R在卡文迪許之前就知道了 一旦測(cè)得引力常量G 則可以算出地球質(zhì)量M 例1 設(shè)地面附近的重力加速度g 9 8m s2 地球半徑R 6 4 106m 引力常量G 6 67 10 11Nm2 kg2 試估算地球的質(zhì)量 答案 6 1024kg 二 計(jì)算天體的質(zhì)量 月球繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng) 需要條件 月球線(xiàn)速度v 月球軌道半徑r 需要條件 月球角速度 月球軌道半徑r 需要條件 月球公轉(zhuǎn)周期T 月球軌道半徑r 例2 把地球繞太陽(yáng)的公轉(zhuǎn)看作是勻速圓周運(yùn)動(dòng) 軌道半徑約為1 5 1011km 已知引力常量G 6 67 10 11N m2 kg2 則可估算出太陽(yáng)的質(zhì)量約為kg 解 地球繞太陽(yáng)運(yùn)轉(zhuǎn)周期 T 365 24 60 60s 3 15 107s地球繞太陽(yáng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力由萬(wàn)有引力提供 提示 解題時(shí)經(jīng)常需要引用一些常數(shù) 如地球自轉(zhuǎn)周期 月球公轉(zhuǎn)周期等 應(yīng)注意挖掘使用 例3 宇航員站在一個(gè)星球表面上的某高處h自由釋放一小球 經(jīng)過(guò)時(shí)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 答案 解 由星球表面附近重力等于萬(wàn)有引力得 解得 釋放小球后小球做勻加速運(yùn)動(dòng) 故星球質(zhì)量為 海王星的軌道由英國(guó)的劍橋大學(xué)的學(xué)生亞當(dāng)斯和法國(guó)年輕的天文愛(ài)好者勒維耶各自獨(dú)立計(jì)算出來(lái) 1846年9月23日晚 由德國(guó)的伽勒在勒維耶預(yù)言的位置附近發(fā)現(xiàn)了這顆行星 人們稱(chēng)其為 筆尖下發(fā)現(xiàn)的行星 海王星 三 預(yù)測(cè)未知天體 海王星 冥王星的發(fā)現(xiàn) 當(dāng)時(shí)有兩個(gè)青年 英國(guó)的亞當(dāng)斯和法國(guó)的勒維耶在互不知曉的情況下分別進(jìn)行了整整兩年的工作 1845年亞當(dāng)斯先算出結(jié)果 但格林尼治天文臺(tái)卻把他的論文束之高閣 1846年9月18日 勒維耶把結(jié)果寄到了柏林 卻受到了重視 柏林天文臺(tái)的伽勒于1846年9月23日晚就進(jìn)行了搜索 并且在離勒維耶預(yù)報(bào)位置不遠(yuǎn)的地方發(fā)現(xiàn)了這顆新行星 海王星的發(fā)現(xiàn)使哥白尼學(xué)說(shuō)和牛頓力學(xué)得到了最好的證明 科學(xué)史上的一段佳話(huà) 海王星發(fā)現(xiàn)之后 人們發(fā)現(xiàn)它的軌道也與理論計(jì)算的不一致 于是幾位學(xué)者用亞當(dāng)斯和勒維耶列的方法預(yù)言另一顆行星的存在 在預(yù)言提出之后 1930年3月14日 湯博發(fā)現(xiàn)了這顆行星 冥王星 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(cè)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 AC 2 設(shè)行星繞恒星的運(yùn)動(dòng)軌道是圓 則其運(yùn)行周期T的平方與其運(yùn)動(dòng)軌道半徑R的三次方之比為常量 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 3 火箭在高空某處所受的萬(wàn)有引力為它在地面處所受引力的一半 則火箭離地面的高度應(yīng)是地球半徑的多少倍 答案 r為軌道半徑 R為中心天體的半徑 衛(wèi)星在天體表面做圓周運(yùn)動(dòng) F萬(wàn) F向 同學(xué)們 來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全