人教版高中物理必修二第四节《万有引力理论的成就》(24张PPT)
文档属性
| 名称 | 人教版高中物理必修二第四节《万有引力理论的成就》(24张PPT) |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 447.0KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2020-03-30 13:35:09 | ||
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文档简介
(共25张PPT)
第四节 万有引力理论的成就
一、天体质量的计算
1．分析思路：
根据围绕天体运行的行星（或卫星）的运动情况，近似看成是匀速圆周运动，而向心力是由万有引力提供的．
这样，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．
2．计算表达式
设是太阳的质量M，m是某个行星的质量，r是它们之间的距离，T是行星绕太阳公转的周期，那么行星做匀速圆周运动所需向心力为：
而行星运动的向心力是由万有引力提供的，所以
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．
例题：某宇航员驾驶航天飞机到某一星球，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？
解析：航天飞机绕星球飞行，万有引力提供向心力，所以
二、发现未知天体
１、海王星的发现
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.
２、冥王星的发现
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．
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 了冥王星的存在．
美国2001年发射，并于2006至2008年访问冥王星的宇宙飞船
重力、万有引力和向心力之间的关系
F
G
F向
F万
G
F万
G
F向
r
两极: F万=G 赤道: F万=G+F向
重力和向心力是万有引力的两个分力
（1）静止在地面上的物体，若考虑地球自转的影响
（2）静止在地面上的物体，若不考虑地球自转的影响
（3）若物体是围绕地球运转，则有万有引力来提供向心力
重力加速度的变化:
重力加速度与高度的变化:若物体静止在距离地面高为h的高空
重力加速度与纬度的关系:
练习1：地球和物体之间的万有引力可以认为约等于物体的重力，如果地球表面的重力加速度为g，物体距地面的高度约等于3倍地球半径时的重力加速度为g`，则g:g`=
16:1
如何运用？
练习2:册38页6题
小结：
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．
２、忽略地球自转,物体所受重力等于地球对物体的引力.
计算地球质量的第二种方法:
忽略地球自转，地面上质量为m的物体所受重力等于地球对物体的引力，即：
应用:计算月球质量的方法
中心天体质量:根据围绕天体运行的行星（或卫星）的运动情况，近似看成是匀速圆周运动，而向心力是由万有引力提供的．
设想在月球表面上,航天员测出小物块自由下落h高度所用的时间为t。当飞船在靠近月球表面圆轨道上飞行时，测得其环绕周期为T，已知万有引力常量为G。根据上述各量试求：
（１）月球表面的重力加速度。
（２）月球的质量。
册39页11题
应用1:
某飞行器绕星体做近地环绕的周期为T，试证明ρT2是常量（ρ为星体平均密度）
而行星运动的向心力是由万有引力提供的，所以
应用2:册38页第3题
土星外层上有一个环。为了判断它是土星的一部分还是土星的卫星群，可以测量环中各层的线速度V与该层到土星中心的距离R之间的关系来判断（ ）
分析提示：
若该层是土星的一部分，则V=ωR
∴ V∝R
若该层是土星的卫星群，则GMm/R2=mV2/R
∴ V2∝1/R
A.?若 V∝R， 则该层是土星的一部分
B.?若 V2∝R 则该层是土星的卫星群
C.?若 V∝1/R 则该层是土星的一部分
D. 若 V2∝1/R 则该层是土星的卫星群
应用３：双星问题
册３９页第１０题
r1
r2
L
应用4:
证明对某恒星（或行星）所有的行星（或卫星），若绕行半径为r，周期为T，则T3/r2是定值
而行星运动的向心力是由万有引力提供的，所以
应用5：有一球形天体，其自转周期为T，在两极处，用弹簧秤称某物体的重力为G，在它的赤道处，称得该物的重力为G`=0.9G ，则该天体的密度多少？
万有引力与重力 :
（2）考虑地球自转。物体随地球自转所需向心力
F向=mω2R，由万有引力的一个分力提供，另一分力即重力。
但由于地球自转很慢，F向比起引力来讲很小，因此重力与万有引力无论大小还是方向都相差不多。因此通常运算时，可认为重力等于万有引力，但概念上是不同的。
第四节 万有引力理论的成就
一、天体质量的计算
1．分析思路：
根据围绕天体运行的行星（或卫星）的运动情况，近似看成是匀速圆周运动，而向心力是由万有引力提供的．
这样，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．
2．计算表达式
设是太阳的质量M，m是某个行星的质量，r是它们之间的距离，T是行星绕太阳公转的周期，那么行星做匀速圆周运动所需向心力为：
而行星运动的向心力是由万有引力提供的，所以
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．
例题：某宇航员驾驶航天飞机到某一星球，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？
解析：航天飞机绕星球飞行，万有引力提供向心力，所以
二、发现未知天体
１、海王星的发现
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.
２、冥王星的发现
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．
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 了冥王星的存在．
美国2001年发射，并于2006至2008年访问冥王星的宇宙飞船
重力、万有引力和向心力之间的关系
F
G
F向
F万
G
F万
G
F向
r
两极: F万=G 赤道: F万=G+F向
重力和向心力是万有引力的两个分力
（1）静止在地面上的物体，若考虑地球自转的影响
（2）静止在地面上的物体，若不考虑地球自转的影响
（3）若物体是围绕地球运转，则有万有引力来提供向心力
重力加速度的变化:
重力加速度与高度的变化:若物体静止在距离地面高为h的高空
重力加速度与纬度的关系:
练习1：地球和物体之间的万有引力可以认为约等于物体的重力，如果地球表面的重力加速度为g，物体距地面的高度约等于3倍地球半径时的重力加速度为g`，则g:g`=
16:1
如何运用？
练习2:册38页6题
小结：
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．
２、忽略地球自转,物体所受重力等于地球对物体的引力.
计算地球质量的第二种方法:
忽略地球自转，地面上质量为m的物体所受重力等于地球对物体的引力，即：
应用:计算月球质量的方法
中心天体质量:根据围绕天体运行的行星（或卫星）的运动情况，近似看成是匀速圆周运动，而向心力是由万有引力提供的．
设想在月球表面上,航天员测出小物块自由下落h高度所用的时间为t。当飞船在靠近月球表面圆轨道上飞行时，测得其环绕周期为T，已知万有引力常量为G。根据上述各量试求：
（１）月球表面的重力加速度。
（２）月球的质量。
册39页11题
应用1:
某飞行器绕星体做近地环绕的周期为T，试证明ρT2是常量（ρ为星体平均密度）
而行星运动的向心力是由万有引力提供的，所以
应用2:册38页第3题
土星外层上有一个环。为了判断它是土星的一部分还是土星的卫星群，可以测量环中各层的线速度V与该层到土星中心的距离R之间的关系来判断（ ）
分析提示：
若该层是土星的一部分，则V=ωR
∴ V∝R
若该层是土星的卫星群，则GMm/R2=mV2/R
∴ V2∝1/R
A.?若 V∝R， 则该层是土星的一部分
B.?若 V2∝R 则该层是土星的卫星群
C.?若 V∝1/R 则该层是土星的一部分
D. 若 V2∝1/R 则该层是土星的卫星群
应用３：双星问题
册３９页第１０题
r1
r2
L
应用4:
证明对某恒星（或行星）所有的行星（或卫星），若绕行半径为r，周期为T，则T3/r2是定值
而行星运动的向心力是由万有引力提供的，所以
应用5：有一球形天体，其自转周期为T，在两极处，用弹簧秤称某物体的重力为G，在它的赤道处，称得该物的重力为G`=0.9G ，则该天体的密度多少？
万有引力与重力 :
（2）考虑地球自转。物体随地球自转所需向心力
F向=mω2R，由万有引力的一个分力提供，另一分力即重力。
但由于地球自转很慢，F向比起引力来讲很小，因此重力与万有引力无论大小还是方向都相差不多。因此通常运算时，可认为重力等于万有引力，但概念上是不同的。