高中物理-万有引力理论的成就教学课件设计

第六章万有引力与航天

第4节万有引力理论的成就学习目标

1、了解万有引力定律在天文学上的应用2、会用万有引力定律计算天体的质量和密度3、掌握综合运用万有引力定律和圆周运动学知识分析具体问题的方法温故知新(1)物体做圆周运动的向心力公式是什么？分别写出向心力与线速度、角速度以及周期的关系式。(2)万有引力定律的内容是什么？如何用公式表示？卡文迪许1789年，英国物理学家卡文迪许在实验室利用扭秤实验测出了引力常量。同时向外界宣称“我测量出了地球的质量”。猜想：如何测量地球的质量？不考虑地球自转的影响一、计算地球的质量测地球质量的方法：P41“科学真迷人”？mgF引F向F支已知：地球半径6400km，g=9.8m/s2,求：一个1kg的物体放在地球表面的重力和最大向心力？万有引力与重力：代入数据F向=0.03NF引mg=9.8NF向结论：忽略自转影响，则mg=F引解：地球自转的周期:T=24×60×60s=86400s不考虑地球自转的影响以上方法称为近地测量

地面的重力加速度g和地球半径R早就被测量出来，我们只要知道了引力常量G，就能算出地球的质量M。测地球质量的方法已知：地表重力加速度：g=9.8m/s2地球半径：R

=6400km引力常量：Ｇ=6.67×10-11Nm2/kg2代入数据得地球质量M=6.0×1024kg算一算：地球的质量解：----马克·吐温科学真是迷人。根据零星的事实，增添一点猜想，竟能赢得那么多的收获！再增添一点猜想：还有别的办法测量地球的质量吗？情景+猜想已知：神舟五号飞船轨道半径6700km.环绕地球绕一圈所花时间为90min.地球质量M=6.0×1024kg计算地球的质量解：

注意：此方法称为高空测量，只能求解中心天体的质量，不能求解环绕天体的质量。如何测量太阳的质量？太阳光经500s到达地球，地球的公转周期为1年，试估算太阳的质量。（已知Ｇ=6.67×10-11Nm2/kg2，光速c=3×108m/s，取一位有效数字）二、计算太阳的质量M=2×1030kg（33万倍）太阳占太阳系总质量的99%小结：如何测量中心天体质量引力的作用效果未来的某一天，你成了宇航员，搭乘“英雄”号火星探测器飞近火星，并进入靠近火星表面的圆形轨道将进行预定的考察工作，你能不能仅用一只表通过测定时间来测定火星的密度？说明理由及推导过程.解：航天器绕星球飞行，万有引力提供向心力，所以贴近火星飞行时，

火星的平均密度为：联立上面三式得：思考讨论阅读课本P42“发现未知天体”问题1：笔尖下发现的行星是哪一颗行星？问题2：人们用类似的方法又发现了哪颗星？三、发现未知天体笔尖下发现的行星

(1846年德国的伽勒发现)法国天文学家勒维耶英国天文学家亚当斯1846年9月23日晚，由德国的伽勒在勒维耶预言的位置附近发现了这颗行星,人们称其为“笔尖下发现的行星”。海王星三、发现未知天体理论轨道实际轨道

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星的存在．在预言提出之后，1930年3月14日，汤博发现了这颗新星——冥王星．三、发现未知天体哈雷的预言1705年，哈雷发表论文，指出1456年、1531年、1607年和1682年出现的彗星其实是同一颗彗星，并预言这颗彗星将于1758年重返。当这颗彗星于1758年重返哈雷已经去世17年了。后人为纪念哈雷，将其命名为哈雷彗星。万有引力理论的成就一、计算中心天体的质量二、计算天体的密度三、发现未知天体四、发射人造卫星1、近地测量2、高空测量海王星、哈雷彗星、冥王星等练习1、利用下列哪组数据可以算出地球的质量A、已知地球的半径R和地球表面的重力加速度gB、已知卫星围绕地球运动的轨道半径r和周期TC、已知卫星围绕地球运动的轨道半径r和角速度ωD、已知卫星围绕地球运动的线速度v和周期T√√√√练习2.设行星绕恒星的运动轨道是圆，则其运行周期T的平方与其运动轨道半径R的三次方之比为常量k，那么k的大小（）A.只与行星质量有关B.只与恒星质量有关C.与行星及恒星的速度都有关D.以上都不正确B√练习3.设地球表面的重力加速度为g,物体在距地心4R（R是地球半径）处，由于地球的引力作用而产生的重力加速度g’，则g/g’为()A、1

B、1/9

C、1/4D、1/16√D练习4.若已知太阳的一个行星绕太阳运转的轨道半径为r,周期为T,引力常数为G,则可求得（）A.该行星的质量B.太阳的质量C.该行星的平均密度D.太阳的平均密度B√思考讨论中子星是恒星演化过程的一种可能结果，它的密度很大。现有一中子星，观测到它的自转周期