万有引力定律在天文学上的应用课件(4).ppt

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1、第四节万有引力定律在天文学上的应用一.学习目标1.了解应用万有引力定律解决问题的基本思路.3.会根据条件计算天体的密度.2.掌握两种算天体质量的方法4.会比较两个行星个物理量的大小5.了解发现未知天体的基本思路二.基本思路1.将行星（或卫星）的运动看成是匀速圆周运动.2.万有引力充当向心力F引=F向.或在球体表面附近F引=G重二.基本思路中心天体M转动天体m轨道半经r三.明确各个物理量天体半经R四.应用一——天体质量的计算方法一.已知天体的球体半径R和球体表面重力加速度g.求天体的质量基本思路四.应用一——天体质量的计算

2、方法二.已知行星（或卫星）的周期公转周期T、（或公转线速度V、或角速度ω等）、轨道半径r，可求出中心天体的质量M（但不能求出行星或卫星的质量m）四.应用一——天体质量的计算基本思路例1：一颗人造地球卫星，它近地环绕的线速度V=7.9km/s，地球半径R=6400km，G已知，请计算地球质量M的大小？四.应用二——天体密度的计算基本思路：根据上面两种方式算出中心天体的质量M，结合球体体积计算公式物体的密度计算公式求出中心天体的密度四.应用二——天体密度的计算四.应用二——天体密度的计算当r≈R时例2：某宇航员驾驶航天飞机到

3、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，所以四.应用三——比较卫星的各个量基本思路.万有引力充当向心力F引=F向.例3：两颗人造卫星A、B绕地球做圆周运动，TA:TB=1:8,则它们的轨道半径之比和运动速率之比分别为（）A.RA:RB=4:1,VA:VB=1:2B.RA:RB=4:1,VA:VB=2:1C.RA:RB=1:4,VA:VB=1:2D.RA:RB=1:4,VA:VB=2:1D四.应用四——重力加速度g

4、与海拔高度h的关系基本思路：忽略地球自转，重力近似等于地球对它的万有引力。在地球表面：mg=GMm/R2所以有：g=GM/R2在海拔高度h处有：mgx=GMm/（R+h)2所以有：gx=GM/(R+h)2可以得到：gx=R2g/(R+h)2例4：一物块在托盘弹簧秤上，水平放置于匀加速a=5m/s2竖直升空火箭里，弹簧秤示数为7.5N,当它们静止在地面上时示数为10N,已知地表g=10m/s2,地球半径R=6400km,求此时火箭距地面的高度h为多少km？课后练习：一物体在地球表面的重力为16N,它在以5m/s2加速上升的

5、火箭中视重为9N,则此时火箭离地球表面的距离为地球半径的多少倍?(g=10m/s2)四.应用五——发现未知天体基本思路.当一个已知行星的实际轨道和理论计算的轨道之间有较大的误差时，说明还有未知的天体给这个行星施加引力.理论指导实践发现未知天体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

6、列预言的位置，果然发现有一颗新的行星——就是海王星.海王星海王星地貌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（Tombaugh）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．冥王星与其卫星美国2001年发射，并于2006至2008年访问冥王星的宇宙飞船小结：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、海王星和冥王

7、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．课后作业：《新坐标》P60—61课时达标演练