-《万有引力定律与天文学的新发现》.ppt

.学学习习目目标标：1.能能够够应应用用万万有有引引力力理理论论分分析析研研究究人们观测到的天体运动的一些精彩事例人们观测到的天体运动的一些精彩事例2会用万有引力定律计算天体的质量会用万有引力定律计算天体的质量重重点点难难点点：重重点点：能能够够应应用用万万有有引引力力定定律律分分析析天体的运动和计算天体的质量天体的运动和计算天体的质量难点：中心天体质量的确定难点：中心天体质量的确定课标定位课标定位课标定位课标定位.课前自主学案课前自主学案一、笔尖下发现的行星一、笔尖下发现的行星历史上天文学家曾经根据万有引力定律计算太历史上天文学家曾经根据万有引力定律计算太阳系中天王星的运动轨道，由于计算值与实际阳系中天王星的运动轨道，由于计算值与实际情况有较大偏差，促使天文学家经过进一步的情况有较大偏差，促使天文学家经过进一步的研究发现了研究发现了_星这颗星的发现进一步星这颗星的发现进一步证明了证明了_的正确性，而且也显示的正确性，而且也显示了了_对天文学研究的重大意义对天文学研究的重大意义海王海王万有引力定律万有引力定律万有引力定律万有引力定律.二、哈雷彗星的预报二、哈雷彗星的预报英国天文学家哈雷根据万有引力定律计算出了哈英国天文学家哈雷根据万有引力定律计算出了哈雷彗星的椭圆轨道，并发现它的周期约为雷彗星的椭圆轨道，并发现它的周期约为76年年哈雷彗星的准确预报再一次证明了哈雷彗星的准确预报再一次证明了_的正确性的正确性万有引力定律万有引力定律.万有引力万有引力.思考感悟思考感悟根据地球绕太阳做圆周运动的规律应用万有引力根据地球绕太阳做圆周运动的规律应用万有引力定律求出的天体的质量是地球的还是太阳的？地定律求出的天体的质量是地球的还是太阳的？地球的质量怎么求？球的质量怎么求？.2地球质量的计算地球质量的计算利用地球表面的物体：质量为利用地球表面的物体：质量为m的物体的重力等的物体的重力等于地球对物体的于地球对物体的_，即，即mg_，则，则M_，只要知道，只要知道g、R的的值，就可计算出地球的质量值，就可计算出地球的质量万有引力万有引力.练习：练习：要计算地球的质量要计算地球的质量,除已知的一些常数外，除已知的一些常数外，还必须知道某些数据还必须知道某些数据,现给出下列各组数据现给出下列各组数据,可以计可以计算出地球质量的有算出地球质量的有()A.已知地球的半径已知地球的半径RB.已知卫星绕地球做匀速圆周运动的轨道半径已知卫星绕地球做匀速圆周运动的轨道半径 r和和线速度线速度vC.已知卫星绕地球做匀速圆周运动的周期已知卫星绕地球做匀速圆周运动的周期 T和线和线速度速度vD.地球的公转周期地球的公转周期T和公转半径和公转半径r.课堂互动讲练课堂互动讲练天体质量的估算天体质量的估算类型一类型一例例例例1 1为了研究太阳的演化进程，需要知道目前为了研究太阳的演化进程，需要知道目前太阳的质量太阳的质量M.已知地球半径已知地球半径R6.4106 m，地球，地球质量质量m61024 kg，日地中心的距离，日地中心的距离r1.51011 m，地球表面的重力加速度，地球表面的重力加速度g取取10 m/s2，一年约为，一年约为3.2107 s，试估算目前太阳的质量，试估算目前太阳的质量M(保留一位有保留一位有效数字，引力常量未知效数字，引力常量未知).【答案答案】21030 kg.3解决天体问题时应注意的问题解决天体问题时应注意的问题(1)在用万有引力等于向心力列式求天体的质量在用万有引力等于向心力列式求天体的质量时，只能测出中心天体的质量，而环绕天体的时，只能测出中心天体的质量，而环绕天体的质量在方程式中被消掉了质量在方程式中被消掉了(2)应用万有引力定律求解时还要注意挖掘题目应用万有引力定律求解时还要注意挖掘题目中的隐含条件如地球公转一周是中的隐含条件如地球公转一周是365天，自天，自转一周是转一周是24小时，其表面的重力加速度约为小时，其表面的重力加速度约为9.8 m/s2等等.练：某宇航员驾驶航天飞机飞到某一星练：某宇航员驾驶航天飞机飞到某一星球，他使航天飞机贴近该星球附近飞行一周，球，他使航天飞机贴近该星球附近飞行一周，测出飞行时间为测出飞行时间为4.54.5 s s，则该星球的平均，则该星球的平均密度是多少？密度是多少？解析：航天飞机绕星球飞行，万有引力提供向解析：航天飞机绕星球飞行，万有引力提供向心力，所以心力，所以()2 22 2mrmrr r2 2m m当航天飞机贴地飞行时，当航天飞机贴地飞行时，r r星星.该星球的平均密度为该星球的平均密度为：联立上面三式得：联立上面三式得：代入数值：代入数值：可得：可得：小结：对于本类型题我们先求出质量再求密度小结：对于本类型题我们先求出质量再求密度.天体密度的估算天体密度的估算类型二类型二例例例例2 2(2011年年陕陕西西渭渭南南高高一一考考试试)我我国国航航天天技技术术飞飞速速发发展展，设设想想数数年年后后宇宇航航员员登登上上了了某某星星球球表表面面宇宇航航员员手手持持小小球球从从高高度度为为h处处，沿沿水水平平方方向向以以初初速速度度v抛抛出出，测测得得小小球球运运动动的的水水平平距距离离为为L.已已知该行星的半径为知该行星的半径为R，万有引力常量为，万有引力常量为G.求：求：(1)行星表面的重力加速度；行星表面的重力加速度；(2)行星的平均密度行星的平均密度.四：常用的几个关系式四：常用的几个关系式设质量为设质量为m的天体绕另一质量为的天体绕另一质量为M的中心的中心天体做半径为天体做半径为r的匀速圆周运动的匀速圆周运动(1)由由 得得v ，r越越大，天体的大，天体的v越小越小.即时应用即时应用(即时突破，小试牛刀即时突破，小试牛刀)2(2011年高考天津卷年高考天津卷)质量为质量为m的探月航天器在的探月航天器在接近月球表面的轨道上飞行，其运动视为匀速圆接近月球表面的轨道上飞行，其运动视为匀速圆周运动已知月球质量为周运动已知月球质量为M，月球半径为，月球半径为R，月球，月球表面重力加速度为表面重力加速度为g，引力常量为，引力常量为G，不考虑月球，不考虑月球自转的影响，则航天器的自转的影响，则航天器的().例：两颗人造地球卫星质量之比 m1m2=12,轨道半径之比R1R2=31，下列有关数据之比正确的是()A.周期之比T1T2=31 B.线速度之比v1v2=31 C.向心力之比F1F2=19 D.向心加速度之比a1a2=19D小结：小结：对于本类型题我们依据以上的推导结果对于本类型题我们依据以上的推导结果就可求出就可求出.双星模型分析双星模型分析类型三类型三例例例例3 3宇宙中有一种双星，质量分别为宇宙中有一种双星，质量分别为m1、m2的的两个星球绕同一圆心做匀速圆周运动，它们之间两个星球绕同一圆心做匀速圆周运动，它们之间的距离恒为的距离恒为L，不考虑其他星体的影响，两颗星，不考虑其他星体的影响，两颗星的轨道半径和周期各是多少？的轨道半径和周期各是多少？.【自主解答自主解答】如图所示，双星绕圆心如图所示，双星绕圆心O做圆周做圆周运动，所需向心力由双星之间的万有引力提供，运动，所需向心力由双星之间的万有引力提供，并且两星做圆周运动的角速度相同，半径之和为并且两星做圆周运动的角速度相同，半径之和为L.【方法总结方法总结】解决双星模型的习题时，应注意解决双星模型的习题时，应注意以下几点：其一，两星之间的万有引力提供各自以下几点：其一，两星之间的万有引力提供各自所需要的向心力；其二，两星绕某一圆心做匀速所需要的向心力；其二，两星绕某一圆心做匀速圆周运动的绕向相同、周期相同；其三，两星的圆周运动的绕向相同、周期相同；其三，两星的轨道半径之和等于两星间的距离轨道半径之和等于两星间的距离.本部分内容讲解结束本部分内容讲解结束点此进入课件目录点此进入课件目录按按ESC键退出全屏播放键退出全屏播放谢谢使用谢谢使用.