万有引力在天文学上的应用教学课件.ppt

1、1、了解万有引力定律在天文学上的主要、了解万有引力定律在天文学上的主要应用；应用；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。rf)2(m4mrmvmrma22222TT1、向心里计算公式、向心里计算公式2、万有引力定律的内容、万有引力定律的内容（自然界中任何两个物体都是相互（自然界中任何两个物体都是相互吸引的，引力的的大小跟这两个吸引的，引力的的大小跟这两个物体的乘积成正比，跟它们距离物体的乘积成正比，跟它们距离的二次方成正比。）的二次方成正比。）2rMmGF 天体之间的作用力，主要是万天体之间的作用力，主要是万有引力，万有引力定律的发现万有有引力，万有引力定律的发

2、现万有引力定律对天文学的发展起到了巨引力定律对天文学的发展起到了巨大的作用。下面我们举例来说明万大的作用。下面我们举例来说明万有引力在天文学上的应用。有引力在天文学上的应用。学习目标完成过程：学习目标完成过程：新课教学新课教学 基本思路：把行星(或卫星)绕中心天体的运动近似看成是匀速圆周运动，则行星(或卫星)做匀速圆周运动的向心力由恒星与行星间（行星与卫星间）的万有引力提供。根据行星(或卫星)运动的情况，求出行星(或卫星)的相信加速度，而向心力是由万有引力提供的，这样，列出方程即可求得中心天体（恒星或行星）的质量。(一一)、天体质量的计算、天体质量的计算应用万有引力定律可以计算天体的质量。应用

3、万有引力定律可以计算天体的质量。设设:：中心天体质量为：中心天体质量为M，行星，行星(或卫星或卫星)的质量为的质量为m，行星，行星(或卫星或卫星)与中心天与中心天体之间的距离为体之间的距离为r，行星，行星(或卫星或卫星)的的公转周期为公转周期为T。1、利用行星、利用行星(或卫星或卫星)绕中心天体做匀绕中心天体做匀速圆周运动的半径速圆周运动的半径r和周期和周期T求中心求中心天体的质量：天体的质量：232222r4Mr4GTTmrMmG得由2、利用行星(或卫星)绕中心天体做匀速圆周运动的半径r和线速度v求中心天体的质量：GMMG222rvrmvrm得由3、利用行星(或卫星)绕中心天体做匀速圆周运动

4、的周期T和线速度v求中心天体的质量：得由T2mvrm2MG222rv2vr2TGTGTM.(1)得及由由dMGTMGrmvrm2mvrm222rmvv22T2vTr22222vTr）（.(2)(2)式代入式代入(1)得得 GTM2v34、利用行星(或卫星)绕中心天体做匀速圆周运动的半径r和角速度求中心天体的质量：GMMG3222rmrrm得由5、利用天体自身的半径、利用天体自身的半径R和其表面处和其表面处的重力加速度的重力加速度g求天体自身的质量：求天体自身的质量：GRMMG22gmgRm得由例例1把地球绕太阳公转看作是匀速圆周把地球绕太阳公转看作是匀速圆周运动，轨道的平均半径为运动，轨道的平

5、均半径为 ，已知引力常量已知引力常量 ，则，则可以估算出太阳的质量大约是可以估算出太阳的质量大约是 kg。（结果去取一位有效数字）。（结果去取一位有效数字）km101.5822-11/kgmN106.67G解解r4222TmrMmG解：根据万有引力定律和牛顿第二定解：根据万有引力定律和牛顿第二定律有律有s103.153600s24365T7由于地球绕太阳公转的周期为由于地球绕太阳公转的周期为:故太阳的质量约为：故太阳的质量约为：kg102kg1015.31067.6105.114.34r4M3027113112232）（）（GT333443RMRMVM（二）天体密度的计算（二）天体密度的计算1

6、、天体质量测出后，如果能求出天体的体、天体质量测出后，如果能求出天体的体 积，那么天体密度就可以测定了，积，那么天体密度就可以测定了，即即3r43V(天体如果近似看成球体，球体的体积计算天体如果近似看成球体，球体的体积计算公式为公式为)，则，则2、近地卫星绕地球公转周期为、近地卫星绕地球公转周期为T,r=R，在，在此次条件下，地球密度的测定公式得到简此次条件下，地球密度的测定公式得到简化：即化：即23344332GTRVMGTR GgRMmgRMmG22及3、天体半径与天体表面重力加速度已知、天体半径与天体表面重力加速度已知时，由万有引力定律可知：时，由万有引力定律可知：GRRVMGR4g33

7、34g2由此得例2、有一球形天体，其自转周期为T，在它的两极处，用弹簧秤称得物体重P，在它的赤道处，称得该物体重P/=0.9P,则该天体的平均密度是多少？解：设被称重物体的质量为m，天体的半径为r，则在两极处有：GmMrMmGP22Pr,所以得.1r4P22/TmP在赤道处有：所以.2，r4)(m2/TPP 2式代入1式得：,)(r42/32TPPGPM3r34而V22/30)(3GTGTPPPVM所以；海王星的发现是应用万有引力定律取得辉煌成就的例子。在18世纪，人们已经直到太阳系有7个行星，其中1781年发现的天王星的运行轨道总是与根据万有引力定律计算出来的有一定的偏离。当时人们猜测有两种

8、可能：一种可能是万有引力定律本身有问题；另一种可能是天王星轨道之外还有尚未发现的行星，它的存在干扰了天王星的运行，引起了上述偏离。(三三)、发现未知天体、发现未知天体 英国剑桥的学生和亚当斯和法国年轻的天文爱好者勒维列根据对天王星的观测资料，各自独立地利用万有引力定律计算出了这可新行星的轨道。1846年9约23日晚，德国的勒维列预言的位置上发现了这颗新行星。后来，天文学家把这颗行星命名为海王星。海王星的发现，显示了万有引力定律对研究天体运动的重要意义。三、课堂练习三、课堂练习1、练习册89页“知识要点”2、练习册90页例1、例2后的“跟踪训练”四、小结四、小结万有引力定律应用图表五、作业五、作

9、业1、课本103页练习二1、2题2、练习册93页展示自我 第二节第二节 遥感技术及其应用遥感技术及其应用 平时的拍照是遥感技术的应用吗？一、遥感技术一、遥感技术1 1、遥感技术的概念、遥感技术的概念遥感（遥感（Remote Sensing，简称，简称RS），），就是就是“遥远的感知遥远的感知”，遥感技术是利用一，遥感技术是利用一定的技术设备和系统，远距离获取目标物定的技术设备和系统，远距离获取目标物的电磁波信息，并根据电磁波的特征进行的电磁波信息，并根据电磁波的特征进行分析和应用的技术。分析和应用的技术。2 2、遥感技术的原理、遥感技术的原理 地物在不断地吸收、发射（辐射）和反射电地物在不断地

10、吸收、发射（辐射）和反射电磁波，并且不同物体的电磁波特性不同。磁波，并且不同物体的电磁波特性不同。遥感就是根据这个原理，利用一定的技术设遥感就是根据这个原理，利用一定的技术设备和装置，来探测地表物体对电磁波的反射和备和装置，来探测地表物体对电磁波的反射和地物发射的电磁波，从而提取这些物体的信息，地物发射的电磁波，从而提取这些物体的信息，完成远距离识别物体。完成远距离识别物体。1820 1820年第一架照相机拍摄的第一张年第一架照相机拍摄的第一张风景照片就可以称为遥感，是利用近地风景照片就可以称为遥感，是利用近地面平台成像遥感，利用气球作为遥感平面平台成像遥感，利用气球作为遥感平台是对台是对近地

11、面遥感近地面遥感的进一步发展；的进一步发展；2020世世纪初第一架飞机诞生、纪初第一架飞机诞生、19151915年世界上第年世界上第一台航空摄影专用相机产生，标志着一台航空摄影专用相机产生，标志着航航空遥感空遥感技术产生；技术产生；19571957年，原苏联第一年，原苏联第一颗人造卫星的升空，随后美国阿波罗宇颗人造卫星的升空，随后美国阿波罗宇宙飞行器发回第一张地球影像图，标志宙飞行器发回第一张地球影像图，标志着着航天遥感航天遥感时代到来。时代到来。3 3、遥感技术的优点、遥感技术的优点活动：比较人工实地调查与利用遥感技术调查，活动：比较人工实地调查与利用遥感技术调查，哪一种获取资料和信息的方法

12、更好？哪一种获取资料和信息的方法更好？人工实地调查人工实地调查利用遥感技术调查利用遥感技术调查花费时间花费时间时效性时效性连续性连续性调查人员调查人员调查成本调查成本调查范围调查范围多多少少差（慢）差（慢）好（快）好（快）多多少少高高低低小，有些地方小，有些地方不能人工调查不能人工调查广，连续性好，能获得广，连续性好，能获得人眼看不到的信息人眼看不到的信息差，不能全天候差，不能全天候观测观测好，能全天侯好，能全天侯观测观测2 2、遥感类型、遥感类型根据运载工具根据运载工具:根据辐射源根据辐射源:按照电磁波的波谱范围按照电磁波的波谱范围:红外遥感红外遥感、微波遥感、多谱段遥感等、微波遥感、多谱段

13、遥感等按照应用领域或专题按照应用领域或专题:资源遥感、海洋遥感资源遥感、海洋遥感、地质遥感、农业遥感、地质遥感、农业遥感、林业遥感等林业遥感等航天遥感、航空遥感、近地遥感航天遥感、航空遥感、近地遥感 主动式遥感和被动式遥感主动式遥感和被动式遥感紫外遥感、可见光遥感、紫外遥感、可见光遥感、环境遥感、大气遥感、环境遥感、大气遥感、活动活动 比较地面遥感、航空遥感、卫星航天遥比较地面遥感、航空遥感、卫星航天遥感的不同点感的不同点地面遥感地面遥感航空遥感航空遥感卫星遥感卫星遥感平台高度平台高度遥感范围遥感范围应用历史应用历史技术要求技术要求受云层影响受云层影响低低高高小小大大早早晚晚低低高高小小大大（

14、一）资源普查（一）资源普查 矿产、土地、陆地水、海洋、植被资源调查矿产、土地、陆地水、海洋、植被资源调查（二）环境与灾害监测（二）环境与灾害监测水污染、大气监测与天气预报、海洋赤潮灾害等监测水污染、大气监测与天气预报、海洋赤潮灾害等监测陆陆地地水水资资源源监监测测大大气气监监测测和和天天气气预预报报根据遥感资料，制作台风移动路径图根据遥感资料，制作台风移动路径图国外命名：国外命名：RANANIM 中文命名：云娜中文命名：云娜 起编时间：起编时间：2004年年8月月8日日12时时 停编时间：停编时间：2004年年8月月13日日9时时卫星资料定位卫星资料定位信息信息回应回应用用印度洋海啸前后的遥感

15、影像印度洋海啸前后的遥感影像世界各地晚上的灯光遥世界各地晚上的灯光遥感影像感影像1.在特定的卫星图像上，健康的植被往在特定的卫星图像上，健康的植被往往呈鲜红色；长势比较弱的植被颜色比往呈鲜红色；长势比较弱的植被颜色比较浅，由此可判断植被生长状况。较浅，由此可判断植被生长状况。2.不同的地物和地物的不同状况不同的地物和地物的不同状况,有不同有不同的反射率的反射率,根据这个原理根据这个原理,可以利用遥感可以利用遥感的工作有：判断水体污染、分析城市大的工作有：判断水体污染、分析城市大气污染、监测灾害、普查资源等。气污染、监测灾害、普查资源等。1、在卫星图像上，怎样通过颜色差异判断植、在卫星图像上，怎

16、样通过颜色差异判断植物的生长状况？物的生长状况？2、根据植物健康状况在反射波谱中变化的原、根据植物健康状况在反射波谱中变化的原理，遥感还可以应用到哪些领域？理，遥感还可以应用到哪些领域？思考完成思考完成P9394活动活动 1.首先对三幅图的主要地物进行判读，比首先对三幅图的主要地物进行判读，比较相同地物在面积、数量、密度、长度等方面较相同地物在面积、数量、密度、长度等方面的变化，然后运用相关原理进行解释。的变化，然后运用相关原理进行解释。从三幅图的主要对比可以看出从三幅图的主要对比可以看出,黄河黄河三角洲的面积在扩大三角洲的面积在扩大,主要是泥沙沉积作主要是泥沙沉积作用造成的用造成的;植被覆盖

17、区的范围增加植被覆盖区的范围增加,是由是由于植树造林产生的于植树造林产生的;黄河水的泥沙增多黄河水的泥沙增多,原因是水土流失的加剧原因是水土流失的加剧;居住区和水产业居住区和水产业建筑区的面积增加。建筑区的面积增加。2.我国的环境与灾害问题有我国的环境与灾害问题有:土地荒漠化土地荒漠化、土壤盐碱化、环境污染、海洋生态、植被破坏、土壤盐碱化、环境污染、海洋生态、植被破坏、水旱灾害、滑坡、地震、泥石流、农林病虫害、水旱灾害、滑坡、地震、泥石流、农林病虫害、森林火灾等。森林火灾等。遥感技术可以及时探知森林火灾发生的地遥感技术可以及时探知森林火灾发生的地点和范围，可分析大火蔓延的方向，为灭火总点和范围，可分析大火蔓延的方向，为灭火总指挥部制定灭火计划、做出灭火部署提供科学指挥部制定灭火计划、做出灭火部署提供科学依据。依据。3、根据不同地物的不同状况、根据不同地物的不同状况有不同的反射率，可以利用遥感有不同的反射率，可以利用遥感判断水污染和大气污染。美国利判断水污染和大气污染。美国利用卫星图像研究烟尘污染，监测用卫星图像研究烟尘污染，监测到纽约因倾倒垃圾、酸液所引起到纽约因倾倒垃圾、酸液所引起的污染范围。的污染范围。