7.3+万有引力定律的理论成就+ppt课件（含素材）-（2019）新人教版高中物理高一必修第二册.rar

7.3 万有引力定律的理论成就万有引力定律的理论成就 万有引力与宇宙航行万有引力与宇宙航行 在初中，我们已经知道物体的质量可以用天平来测量，生活中物体的质量常用电子秤或台秤来称量。对于地球，我们怎样“称量”它的质量呢？【新课导入】rFrFmm mm 英国剑桥大学卡文迪许英国剑桥大学卡文迪许“称量地球质量” 大家说一说卡文迪许是怎样称量出地球的质量的GFnF引引2 =T 自自RoO，赤道附近的50kg的人G=mg=4900NN7 . 12m2nRTF）（ 若不考虑若不考虑地球自转的影响，地面上物体受到的重力地球自转的影响，地面上物体受到的重力等于地球对物体的吸引力等于地球对物体的吸引力 2RMmGmg 1.1.称量地球的质量称量地球的质量2gRGM “黄金代换式黄金代换式”GRM2g一一. .天体质量的计算天体质量的计算：FG引引nFGF引引GFnF引引2 =T 自自RoO，FG引引2maxRMmGG重力达到最大值RmFn2最大，此时重力最小RmRMmGG22min2.2.计算地球的质量计算地球的质量rmr222T4MmG向地引FF232GT4Mr月球绕地球周期月球绕地球周期T=27.3天，天，月地平均距离月地平均距离r=3.84108m=6.021024kg是否需要考虑太阳对月球的引力？是否需要考虑太阳对月球的引力？ 此引力使月球绕太阳转，并不是使月此引力使月球绕太阳转，并不是使月球绕地球转的力球绕地球转的力。2RMmGmg GRM2gg-天体表面的重力加速度R-天体的半径物体在天体表面，物体在天体表面，忽略天体自转影响忽略天体自转影响3.3.计算中心天体的质量与密度计算中心天体的质量与密度基本思路（一）：重力加速度法基本思路（一）：重力加速度法GRgRMVM43343行星（或卫星）做匀速圆周运动所需的行星（或卫星）做匀速圆周运动所需的万有引力万有引力提供提供向心力向心力22222()MmvGmammrmrrrT 向32rMG2v rMG只能只能求出中心天体的质量求出中心天体的质量！2 324 rMGT基本思路（二）：环绕法基本思路（二）：环绕法r为轨道半径为轨道半径根据前面的结果，能否求出天体的密度根据前面的结果，能否求出天体的密度？2324rMGT这种方法只能求中心天体质量，不能求卫星质量，这种方法只能求中心天体质量，不能求卫星质量，T为公转周期，为公转周期，r为轨道半径，为轨道半径，R为中心天体半径为中心天体半径。232323)34()4(GTRGTRVM若环绕天体为近地环绕，则若环绕天体为近地环绕，则r近似于近似于R，那么中心天体质量和密度又该如何表达？，那么中心天体质量和密度又该如何表达？时，Rr 2324RMGT32332323)34()4(RGTrRGTrVM 例1.我国探月的“嫦娥工程”已启动,在不久的将来,我国宇航员将登上月球.假设探月宇航员站在月球表面一斜坡上的M点,并沿水平方向以初速度V0,抛出一个小球,测得小球经时间t,落到斜坡上另一点N,斜面的倾角为,将月球视为密度均匀,半径为r的球体,万有引力常量为G,求月球的密度？答案：答案：D 例2.如图所示，是美国的“卡西尼”号探测器经过长达7年的“艰苦”旅行，进入绕土星飞行的轨道若“卡西尼”号探测器在半径为R的土星上空离土星表面高h的圆形轨道上绕土星飞行，环绕n周飞行时间为t，已知引力常量为G，则下列关于土星质量M和平均密度的表达式正确的是（ ）重力加速度法环绕法情景已知天体(如地球)的半径R和天体(如地球)表面的重力加速度g行星或卫星绕中心天体做匀速圆周运动思路物体在表面的重力近似等于天体(如地球)与物体间的万有引力：行星或卫星受到的万有引力充当向心力：天体质量天体(如地球)质量： 中心天体质量：天体密度说明g为天体表面重力加速度，未知星球表面重力加速度通常利用实验测出，例如让小球做自由落体、平抛、上抛等运动这种方法只能求中心天体质量，不能求卫星质量，T为公转周期r为轨道半径R为中心天体半径海王星的发现海王星的发现实际轨道理论轨道海王星天王星(英英)亚当斯亚当斯 (法法)勒维耶勒维耶二二. .发现未知天体发现未知天体理论轨道理论轨道实际轨道实际轨道 海王星发现之后，人们发海王星发现之后，人们发现它的轨道也与理论计算的不现它的轨道也与理论计算的不一致。于是几位学者用亚当斯一致。于是几位学者用亚当斯和勒维耶列的方法预言另一颗和勒维耶列的方法预言另一颗行星的存在。在预言提出之后，行星的存在。在预言提出之后，1930年年3月月14日，汤博发现了日，汤博发现了这颗行星这颗行星冥王星。冥王星。三.预言哈雷彗星回归哈雷依据万有引力定律，用一年时间计算了它们的轨道。发现 1531 年、1607 年和 1682 年出现的这三颗彗星轨道看起来如出一辙，他大胆预言，这三次出现的彗星是同一颗星（图 7.3-3），周期约为 76 年，并预言它将于 1758 年底或 1759 年初再次回归。1759 年 3 月这颗彗星如期通过了近日点，它最近一次回归是 1986 年，它的下次回归将在2061 年左右。两两条条基基本本思思路路1、重力、重力等于等于万有引力万有引力2RMmGmg GgRM22GMgR黄代换：金2、万有引力、万有引力提供提供向心力向心力22222()MmvGmammrmrrrT 向2324rMG T中心天体中心天体M转动天体转动天体m轨道半经轨道半经r天体半经天体半经R设质量为设质量为m m的天体绕另一质量为的天体绕另一质量为M M的中心天体做半径为的中心天体做半径为r r的的匀速圆周运动：匀速圆周运动： ，可推导出：，可推导出： 对于对于r、v、T、an五个量五个量“一定四定一定四定”，“一变四变一变四变”理理解解几几个个关关系系式式aTvrnmrmrmGMmmr422222