3.3万有引力定律的应用课件高一下学期物理粤教版

一.预测地球形状：牛顿通过万有引力定律的理论计算，大胆预测：地球由于自转作用，赤道部分应该隆起，成为两极扁平的椭球体。如果我们让地球自转得更快，它就会变得更扁我们一般把地球简化成一个理想的球体模型，便于分析与计算哈雷彗星准时到访地球海王星冥王星二.预测未知天体1.海王星的发现.英国剑桥大学的青年学生亚当斯和法国青年天文学家勒威耶在1845年分别独立推算出一颗新行星的运行轨道.1846年9月23日，柏林天文台的望远镜对准他们计算出来的轨道位置观测.终于，一颗新的行星——海王星被发现了，人们称其为“笔尖下发现的行星”.2．英国天文学家哈雷根据万有引力定律准确预言了彗星的回归时间，哈雷彗星的“按时回归”，确立了万有引力定律的地位，显示了科学理论对实践的巨大指导作用。1695年，爱德蒙·哈雷发现1531年、1607年和1682年出现的这三颗彗星轨道看起来如出一辙，一个念头在他脑海中迅速地闪过：这三颗彗星可能是同一颗彗星的三次回归。但哈雷没有立即下此结论，而是不厌其烦地向前搜索，发现1456年、1378年、1301年、1245年，一直到1066年，历史上都有大彗星的记录。哈雷在通过大量的观测、研究和计算后他大胆地预言，1682年出现的那颗彗星，1758年底或1759年初再次回归。50年后的1759，也就是哈雷去世16年后,全世界的天文观测者都见证了哈雷彗星的回归,它于当年3月12日过近日点,正好处在哈雷预测的范围内,它最近一次回归是1986年，它的下次回归将在2062年左右。例.关于万有引力定律应用于天文学研究的历史事实，下列说法正确的是

(

)A．天王星、海王星和冥王星，都是运用万有引力定律、经过大量计算后发现的B．18世纪，人们发现第七颗行星——天王星的运动轨道总是同根据万有引力定律计算出来的结果有比较大的偏差，于是有人推测，在天王星轨道外还有一颗行星，是它的存在引起了上述偏差C．第八颗行星，是牛顿运用自己发现的万有引力定律，经大量计算而发现的D．冥王星是英国剑桥大学的学生亚当斯和勒维耶合作研究后共同发现的B英国剑桥大学卡文迪许卡文迪许是怎样称量出地球的质量的称量地球质量第一人三.计算中心天体质量：（注意区分中心天体与环绕天体，天体半径与环绕半径）rRh应用万有引力定律计算中心天体质量的基本步骤:1.建立两种模型①建立质点模型：天体有自然天体(如地球、月亮)和人造天体(如宇宙飞船、人造卫星)两种，无论是哪种天体，不管它的体积有多大，在分析天体问题时，首先应把研究对象看做质点，人造天体直接看做一个质点，自然天体看作是位于球心位置的一个质点.②建立匀速圆周运动模型：行星或卫星的绕行轨道大都为椭圆，但用圆周运动知识处理近圆的椭圆轨道问题，误差不大并且方便解决.2.抓住两条思路：这样可利用环绕天体运动的T、

、v以及轨道半径r展开计算，故称“借助外援”法。思路1.“借助外援”法(T－r)：万有引力充当环绕天体(或人造卫星)绕中心天体做匀速圆周运动的向心力：思路2.“自力更生法”(g－R)：中心天体表面，物体重力等于万有引力（忽略中心天体的自转）：注：黄金代换式不能在计算题直接使用，要写出其依据：这样可利用中心天体表面的重力加速度g和中心天体自身半径R展开计算，故称“自力更生”法。黄金代换式是星球的特性，与物体在什么位置无关。GM=gR2把万有引力常数和自由落体重力加速度常数联系到一起了,这是同一事物的两个不同方面,这种统一理论价值连城,卡文迪许测出引力常量G之前,GM=gR2可以直接用来替换未知的G，价值堪比黄金，所以叫黄金代换公式。三.计算中心天体质量：结合基本思路可得：计算太阳的质量地球公转需要的向心力：太阳对地球的引力提供的向心力：已知数据：地球到太阳距离：地球公转周期：引力常量：该表达式与地球（环行天体）质量m有没有关系？计算地球的质量月球绕地球周期T=27.3天，月地平均距离r=3.84×108m=6.01×1024kg例.一宇航员为了估测一星球的质量，他在该星球的表面做自由落体实验：让小球在离地面h高处自由下落，他测出经时间t小球落地，又已知该星球的半径为R，试估算该星球的质量。分析：质量为m的小球在星球表面g=小球自由下落四.计算中心天体密度：例1.(多选)利用下列数据，可以计算出地球质量的是(

)A．已知地球的半径R和地面的重力加速度gB．已知卫星绕地球做匀速圆周运动的半径r和周期TC．已知卫星绕地球做匀速圆周运动的线速度v和地球半径RD．已知卫星绕地球做匀速圆周运动的线速度v和周期TABD例2.如图所示是美国的“卡西尼”号探测器经过长达7年的“艰苦”旅行,进入绕土星飞行的轨道,若“卡西尼”号探测器在半径为R的土星上空离土星表面高h的圆形轨道上绕土星飞行,环绕n周飞行时间为t,已知引力常量为G,则下列关于土星质量M和平均密度ρ的表达式正确的是 (

)DBACDBD例7.据美国宇航局消息，在距离地球40光年的地方发现了三颗可能适合人类居住的类地行星。假设某天我们可以穿越空间到达某一类地行星，测得以初速度10m/s竖直上抛一个小球可到达的最大高