5.2 万有引力定律的应用 课件 (3)

课件21张PPT。二、万有引力定律的应用一、中心天体的质量计算即 万有引力等于向心力1．分析思路：根据围绕天体运行的行星（或卫星）的运动情况，求出行星（或卫星）的向心加速度．而向心力是由万有引力提供的．
　　因此，利用万有引力定律和圆周运动的知识，可列出方程，导出计算中心天体（太阳或行星）的质量的公式．而行星运动的向心力是由万有引力提供，即Ｆ万＝Ｆ向 问题:已知地球绕太阳公转的轨道半径是1.50×1011m,公转周期是3.16×107s,求太阳的质量.2．计算表达式设太阳的质量M,地球质量m,轨道半径r=1.50×1011m,公转周期是3.16×107s行星运动需要的向心力为：　　　如果测出行星绕太阳公转周期Ｔ ，它们之间的距离 r，就可以算出太阳的质量．　　　同样，根据月球（或卫星）绕地球的运转周期和轨道半径，就可以算出地球的质量． 注意：用测定环绕天体（如卫星）的轨道半径和周期方法测量，不能测定其自身的质量．二、中心天体的密度计算　　行星的平均密度是ρ,靠近行星表面的卫星运转周期为T,试证明: ρT2是一个对任何行星都一样的常数.万有引力 提供 向心力 Ｆ万＝Ｆ向 靠近行星表面的卫星运转周期由行星密度决定.　　英国剑桥大学的学生，23岁的亚当斯，经过计算，提出了新行星存在的预言．他根据万有引力定律和天王星的真实轨道逆推，预言了新行星不同时刻所在的位置．　　同年，法国的勒维列也算出了同样的结果，并把预言的结果寄给了柏林天文学家加勒． 当晚(1846.3.14),加勒把望远镜对准勒维列预言的位置，果然发现有一颗新的行星——就是海王星.三、发现未知天体１、海王星的发现海王星海王星地貌　　在预言提出之后，1930年，汤博（Tom baugh）发现了这颗行星——冥王星．冥王星的实际观测轨道与理论计算的一致，所以人们确认，冥王星是太阳系最外一颗行星了． 海王星发现之后，人们发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和勒维列的方法预言另一颗新行星的存在．　２、冥王星的发现冥王星与其卫星四、发射人造卫星１、牛顿的设想　　牛顿曾设想：在山顶上放一门大炮，若以足够
大的速度水平射出一颗炮弹，它将围绕地球旋转而
不再落回地面。　　牛顿的设想现在已变成了现实。那么，牛顿
所说的足够大的速度是多少呢？２、宇宙速度（１）第一宇宙速度 设卫星绕地球做匀速圆周运动，则地球对它的万有引力就是其所需的向心力，设地球的质量为Ｍ，卫星的质量为m；卫星速度为v，卫星到地心的距离为r。＝7.9 km/s2、第二宇宙速度和第三宇宙速度人造地球卫星在地在附近绕地球做们速圆周运动所必须具的的速度称为第一宇宙速度，也叫环绕速度当发射速度大于或等于11.2 km/s 时，卫星就会摆脱地球的引力，不再绕地球运行，因此人们将 V ＝11.2 km/s 称为第二宇宙速度，也叫脱离速度。此时它将成为太阳系内的一颗人造行星。当发射速度至少达到V=16.7km/s时，发射体将摆脱太阳的引力飞出太阳系，这一速度称为第三宇宙速度，也叫做逃逸速度。此时发射体将成为银河系中的一颗星星，美国2001年发射，并于2006至2008年访问冥王星的宇宙飞船下列说法正确的是: ( )
A. 海王星和冥王星是人们跟据万有引力定律计算的轨道发现的
B. 天王星是人们跟据万有引力定律计算的轨道发现的
C. 天王星的运行轨道偏离根据万有引力定律计算出来的轨道,其原因是由于天王星受到轨道外面其他行星的引力作用
D.以上说法都不对AC五、课堂练习２、要计算地球的质量,除已知的一些常数外，还必须知道某些数据,现给出下列各组数据,可以计算出地球质量的有( )
A.已知地球的半径R
B.已知卫星绕地球做匀速圆周运动的轨道半径 r和线速度v
C.已知卫星绕地球做匀速圆周运动的周期 T和线速度v
D.地球的公转周期T1和公转半径r1ABCA当航天飞机贴地飞行时，r＝Ｒ星 　　解析：航天飞机绕星球飞行，万有引力提供向心力，所以 　　４、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，测出飞行时间为4.5?103s，则该星球的平均密度是多少？该星球的平均密度为：联立上面三式得：代入数值：可得：小结 ２、海王星和冥王星的发现，显示了万有引力定律对研究天体运动的重要意义，同时证明了万有引力定律的正确性． １、处理天体运动问题的关键是：万有引力提供做匀速圆周运动所需的向心力．