7.3 万有引力理论的成就- 【物理优课PPT】高中物理必修第二册同步PPT课件（人教版2019）

人教版 高中物理必修第二册 授课老师：* * * 定律的内容 温故而知新 定律的发现 牛 顿 万有引力定律的基本知识 ①万有引力（普遍性） ②相互性 ③特殊性 ④适用性 卡文迪许 测出的 ①两质点间的距离 ②均匀球体，球心间的距离 课程导入 阿基米德在研究杠杆原理后，曾经说过一句名言： “给我一个支点，我可以撬动地球。” 卡文迪许 称量地球质量的人 课程导入 生活中物体质量的测量？ 你能测出我的质量吗？ 课程导入 一、称量地球的质量 思考1：地球表面重力加速度随纬度如何变化？ 思考2：为什么要不考虑地球自转的影响？ 一、称量地球的质量 万有引力与重力 F G F向 F G F向 ① 在地面：万有引力提供向心力和物体压紧地球的力(重力)，重力是万有引力的一个分力，当地球看成圆时这两个力和引力在一条直线上，这两个力的和等于引力 故一般计算重力： 故赤道上的重力____ 最小 ② 在空中： 故，离地越高,重力越____ 小 在两极的重力____ 最大 因这地球自转的角速度很小，需要的向心力可以忽略 哇！！这两个式子叫黄金代换哟 7 二、分析天体问题基本思路 万有引力充当向心力 F引=Fn 或在球体表面附近 F引=G重 将行星（或卫星）的运动看成是匀速圆周运动 8 二、分析天体问题基本思路 三.明确各个物理量 中心天体M 转动天体m 轨道半经r 天体半经R 四.应用——天体质量的计算 已知天体的球体半径R和球体表面重力加速度g。求中心天体的质量 方法一 基本思路 四.应用——天体质量的计算 已知行星（或卫星）的公转周期T、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） 方法二 基本思路 需要条件 地球公转周T；地球轨道半径r 四.应用——天体质量的计算 需要条件：地球线速度v；地球轨道半径r。 已知行星（或卫星）的公转线速度v、轨道半径r，可求出中心天体的质量M 四.应用——天体质量的计算 需要条件：地球角速度ω；地球轨道半径r 已知行星（或卫星）的公转角速度ω、轨道半径r，可求出中心天体的质量M 四.应用——天体质量的计算 需要条件：地球线速度v；地球周期T 已知行星（或卫星）的公转的线速度v、周期T，可求出中心天体的质量M 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 1.利用天体表面的重力加速度来求天体自身的密度 四.应用二——天体密度的计算 2. 利用天体的卫星来求天体的密度 设卫星绕天体运动的轨道半径为r，周期为T，天体的半径为R 当天体的卫星环绕天体表面运动时，其轨道半径r约等于天体的半径R，则天体的密度为 例2.宇航员站在一个星球表面上的某高处h自由释放一小球，经过时间t落地，该星球的半径为R，你能求解出该星球的质量吗？ 练 习 解析：由星球表面附近重力等于万有引力得: 解得： 释放小球后小球做匀加速运动 故星球质量为： 练 习 利用万有引力定律提供向心力，我们只能求出中心天体的质量和密度。所以要求太阳的质量和密度就要以它的行星为研究对象。若要求地球的质量和密度，就要以它的卫星为研究对象；也可以以地面上的物体利用重力近似等于万有引力求得。 特别提醒 四.应用三——发现未知天体 四.应用三——发现未知天体 问题1:人们是怎样应用万有引力定律来发现未知天体的? 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学家勒维耶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，人们发现了冥王星。 小 结 1.重力等于万有引力 2.万有引力提供向心力 两条基本思路 1.科学家发现了一颗距离地球14光年的“另一个地球”沃尔夫，它是迄今为止在太阳系外发现的距离最近的宜居星球。沃尔夫的质量为地球的4倍，它围绕红矮星运行的周期为18天。设想从地球发射一颗科学探测卫星围绕沃尔夫表面运行。已知万有引力常量为G，天体的环绕运动可看作匀速圆周运动。则下列说法正确的是( ) 练 习 C A．从地球发射该探测卫星的速度应该小于第三宇宙速度 B．根据沃尔夫围绕红矮星运行的运动周期可求出红矮星的密度 C．若已知围绕沃尔夫表面运行的探测卫星的周期和地球的质量，可近似求沃