3.3预言未知星体 计量天体质量 课件-2024-2025学年高一下学期物理教科版（2019）必修第二册

3.3 预言未知星体 计算天体质量 1705年哈雷根据牛顿的引力理论，计算了 “哈雷彗星”的轨道并正确预言了它的回归 预言彗星回归 哈雷彗星的轨道 火星 木星 土星 天王星 海王星 哈雷彗星 1948 1965 1974 1981 1984 1986 哈雷彗星除了受到太阳对的它引力还会受到其它星体的引力么？对它的轨道有没有影响？ 学史介绍 3 一个成功的理论不仅要能解释已知的事实，更重要的是预言未知的现象。 哈雷彗星的回归 学史介绍 4 天王星轨道的“扰动” 理论轨道 实际轨道 观测到的天王星轨道和理论计算的轨道有差异。 学史介绍 亚当斯与勒维烈预测在天王星附近还有一颗行星。 5 海王星的发现 1860 1850 1840 1830 1860 1850 1840 1830 天王星 海王星 亚当斯 勒维耶 实际观测位置 勒维耶 亚当斯 学史介绍 1846年9月23日，海王星被发现。人们称其为“笔尖下发现的行星” 6 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． 预言未知天体 讨论交流 利用万有引力，我们可以探索未知的天体。那么，我们可不可以用万有引力定律来探索地球自身的奥秘呢？比如地球的质量？ 质量? 卡文迪许是能”称出”地球质量的人 计算天体质量 当时已知： 地球的半径R 地球表面重力加速度g 卡文迪许已测出的引力常量G R mg 方法二：环绕法 （万有引力充当向心力） 基本思路： 能计算月球的质量吗？ 只能计算中心天体的质量 不能计算环绕天体的质量 R r T 代换法 环绕法 R mg R r T 计算天体密度 π π π π π 12 中心天体M 转动天体m 轨道半经r 天体半经R B A 分析:如图，行星A,B围绕太阳做匀速圆周运动，比较二者的线速度，角速度，周期的大小关系. 课后作业 完成点金训练 　　借助于月球，那么需要知道哪些量？ 月球绕地球运行的周期T=27.3天， 月球与地球的平均距离r=3.84×108m M=5.98×1024kg 例3. “嫦娥一号”是我国首次发射的探月卫星，它在距月球表面高度为200 km的圆形轨道上运行，运行周期为127分钟。已知引力常量G＝6.67×10－11 N·m2/kg2，月球半径约为1.74×103 km。利用以上数据估算月球的质量约为(　　) A．8.1×1010 kg　　B．7.4×1013 kg C．5.4×1019 kg D．7.4×1022 kg D 如图所示，a、b、c是地球大气层外圈圆形轨道上运动的三颗卫星，a和b质量相等，且小于c的质量，则 (　　) A．b所需向心力最小 B．b、c的周期相同且大于a的周期 C．b、c的向心加速度大小相等，且大于a的向心加速度 D．b、c的线速度大小相等，且小于a的线速度 答案　ABD 例6、利用下列哪组数据可以算出地球的质量( ) 利用下列哪些数据可以算出地球的密度（ ） A、已知地球的半径 R 和地球表面的重力加速度 g B、已知地球半径R和月球公转周期 C、已知卫星围绕地球运动的轨道半径 r 和角速度ω D、已知卫星围绕地球运动的线速度 v和周期T E、已知日地距离及地球绕太阳的公转周期 F、已知地球自转周期和地球半径 G、已知绕地球表面运动的卫星周期T ACD AG 练习2.一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，试计算该星球的质量和密度。 2hR2/Gt2 【例2】　地球表面的平均重力加速度为g，地球半径为R，引力常量为G，可估算地球的平均密度为 (　　) A.eq \f(3g,4πRG) B.eq \f(3g,4πR2G) C.eq \f(g,RG) D.eq \f(g,RG2) $$