万有引力定律的应用.pptx

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1、3.3．万有引力定律的应用应用：用万有引力定律计算天体质量和平均密度.理解：万有引力定律在天文学上的重要应用．重力等于万有引力的条件．研究天体运动的基本思路及主要类型．在古代，彗星＝火灾、洪灾、暴风雨、战争、杀戮、死亡、传染病、地震、红雨、怪胎……图为1668年欧洲一幅著名的木版画，上面描绘了彗星所至之处，引起天地巨变，灾难临头。新课引入:中国马王堆出土的西汉帛书中，绘出了20多种不同形状的彗尾，还似乎画出了彗核的结构。哈雷彗星17世纪欧洲人绘制的彗星图，这些酷似利剑的彗星在古代被视为“兵象”，预示

2、战争将至。一直以来，人们对彗星心存恐惧与敬畏之心，同样闪现于茫茫黑夜，月亮、星星常常成为歌颂赞美的对象，同是作为天体的彗星为何却被视为厄兆？这主要是因为彗星的运行规律“异于常人”所致。其他天体的运行都遵循一套明显规律，具可预测性，彗星的运行，真的就没有规律了吗？一、预言彗星回归自主分析教材P49，尝试回答以下问题。1．哈雷根据万有引力理论对1682年出现的_________的轨道运动进行了计算，指出了不同年份出现的情况，并预言了再次出现的时间．2．1743年，克雷洛计算了遥远的木星和土星对哈雷彗星运

3、动规律的影响，指出了运动经过______的时间．3．意义：巩固了______________的地位，展现了科学理论超前的预见性。哈雷彗星近日点万有引力定律自主学案:二、预言未知星体1．已发现天体的轨道推算18世纪，人们观测到太阳系第七个行星——天王星的轨道和用______________计算出来的轨道有一些偏差．2．未知天体的发现根据已发现的天体的运动轨道结合万有引力定律推算出还没发现的未知天体的轨道，如_______、_________就是这样发现的．万有引力定律海王星冥王星三、计算天体质量分析教

4、材P50,尝试回答下面问题.1.地球质量的计算利用地球表面的物体：若不考虑地球自转，质量为m的物体的重力等于地球对物体的_________，即mg＝_______，则M＝________，只要知道g、R的值，就可计算出地球的质量．万有引力万有引力的两个分力：一个提供物体绕地球自转的向心力F1，另外一个就是重力mg，由于F1远小于万有引力，所以我们可以近似地认为地面上的物体受地球的万有引力就等于物体的重力。由万有引力近似等于重力已知引力常量G、地球半径R和重力加速度g由得：万有引力轨道半径周期1.天体

5、实际做何种运动?而我们通常可认为做什么运动?提示：天体实际是沿椭圆轨道运动的,而我们在通常情况下可以把它们的运动轨道近似认为圆形轨道,即认为天体在做匀速圆周运动.2.应用万有引力定律求解天体质量的基本思路是什么?提示：把天体的运动当作匀速圆周运动，根据万有引力充当向心力，进而列方程求解.由万有引力提供行星匀速圆周运动的向心力设太阳的质量是ms，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，所以解得：核心要点

6、突破特别提醒：(1)在用万有引力等于向心力列式求天体的质量时，只能求出中心天体的质量，这种方法不仅适用于地球，也适用于其他天体质量的计算．(2)要注意R、r的区分．R指中心天体的半径，r指行星或卫星的轨道半径，若绕近地轨道运行，则有R＝r.一些近地轨道的人造卫星绕地球运动可以近似地看做匀速圆周运动，地球对卫星的万有引力为卫星提供了绕地球做圆周运动所需要的向心力。若我们只知道引力常量卫星绕地球的周T=5400s如何估测地球的平均密度？1.要求密度应该先求质量。2.万有引力提供做圆周运动的向心力。3.近

7、地轨道，卫星做圆周运动的半径r与地球的半径R相等。解：卫星绕地球飞行，万有引力提供向心力，所以近地飞行时，r=R地地球的平均密度为：联立上面三式得：代入数值：T=5400s得：4.841.若已知某行星绕太阳公转的半径为r，公转的周期为T，万有引力常量为G，则可求出（）A.此行星的质量B.太阳的质量C.此行星的密度D.太阳的密度【解析】选B.由可得中心天体太阳的质量而太阳的自身半径未知，因此太阳的密度无法求出，故只有B正确.即时应用:2.（2011·广州高一检测）一飞船在某行星表面附近沿圆轨道绕该行星

8、飞行，认为行星是密度均匀的球体，要确定该行星的密度，只需要测量（）A.飞船的轨道半径B.飞船的运行速度C.飞船的运行周期D.行星的质量【解析】选C.飞船贴着行星表面飞行，则行星的密度为知道飞船的运行周期就可以确定该行星的密度，所以C选项正确.即时应用:课堂小结:一、预言彗星回归二、预言未知星体三、计算天体质量注意:只能求出中心天体的质量四、中心天体平均密度计算万有引力定律的应用