高一物理课件万有引力理论的成就高一物理课件

万有引力理论的成就新兴中学物理组王新群在天文学上，像太阳、地球这些天体我们无法直接测定它们的质量，那么我们能否通过万有引力定律的学习来找到计算天体质量的方法呢?提出问题：1.天体质量的计算应用万有引力定律可以计算天体的质量.基本思路是：根据行星（或卫星）运动的情况，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，这样，列出方程即可求得中心天体（太阳或行星）的质量.以地球绕太阳为例：地球绕太阳运转的轨道半径：r=1.5×1011m公转周期一年：T=3.16×107s代入M=TrG2324得：M=kg)1016.3(10)105.1(14.34767.61121132=2.0×1030kg结论：设环绕中心天体运动的行星(或卫星)的轨道半径为r，周期为T，则中心天体的质量为TrG23241.根据围绕中心天体运行的运动天体的运动情况，求出运动天体所需的向心力．基本思路：2.根据万有引力定律求出万有引力3.利用万有引力提供向心力列出方程，计算出中心天体的质量注：在此求不出运动天体本身的质量提出问题：如何求中心天体的密度ρ？分析与解答：数学公式提示：球的体积V=R334假设中心天体为质量分布均匀的球体，并设其半径为R,体积为V，密度为ρ，则有：天体质量M=ρV=TrG2324R334ρ另有天体质量M=-------（3）-------------------（4）由（3）（4）得到：ρ=RTrG3233特别地，如果运动的星体贴紧中心天体环绕也即r=R，则上式：ρ=RTrG3233可表示为：ρ=TG23或者表示为：G3ρT2=（为常数）2.发现未知天体在18世纪，人们已经知道太阳系有7个行星，其中1781年发现的第七个行星──天王星的运动轨道，总是同根据万有引力定律计算出来的有比较大的偏离.当时有人推测，在天王星轨道外面还有一个未发现的行星，它对天王星的作用引起了上述偏离。英国剑桥大学的学生亚当斯和法国年轻的天文爱好者勒维列根据天王星的观测资料，各自独立地利用万有引力定律计算出这颗新行星的轨道。1846年9月23日晚，德国的加勒在勒维列预言的位置附近发现了这颗新行星。后来，天文学家把这个行星叫做海王星.用同样的方法，在1930年3月14日，人们发现了太阳系的第9个行星──冥王星。课堂练习1.已知引力常数G和下列各组数据，能计算出地球质量的是()A.地球绕太阳运行的周期及地球离太阳的距离B.月球绕地球运行的周期及月球离地球的距离C.人造地球卫星在地面附近绕行的速度及运行周期D.人造地球卫星在地面附近绕行的运行周期答案：B.C2.某行星的卫星，在靠近行星表面轨道上运行．若要计算行星的密度，唯一要测量出的物理量是()A.行星的半径．B.卫星的半径．C.卫星运行的线速度D.卫星运行的周期．3.下列说法正确的是（）A.天王星是人们由万有引力定律计算其轨道而发现的B.海王星及冥王星是人们依据万有引力定律计算其轨道而发现的C.天王星的运行轨道偏离,其原因是由于天王星受到轨道外面的其它行星的引力作用D.以上说法均不正确DB.C4.密封舱在离月球表面112km的空中沿圆形轨道运行,周期是120.5min,月球的半径是1740km,根据这些数据计算月球的质量和平均密度。（答案：M=7.19×1022kgρ=3.26×103kg/m3）