高中物理人教版 (新课标)必修24.万有引力理论的成就课文ppt课件

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4．万有引力理论的成就1．若不考虑地球__________的影响，地面上的物体所受的________等于地球对它的万有引力．自转重力2．在地面或地面附近的物体到地心的距离，可以近似看做______________．地球的半径3．两个物体间的万有引力大小为 F，若两物体间的距离增大为原来的 2 倍，则此时两物体间的万有引力的大小为()A．2F 1B. F 2C．4F 1D. F 4D4．下列关于万有引力定律的说法，正确的是()A．天体间的万有引力与它们的质量成正比，与它们之间的距离成反比B B．任何两个物体都是相互吸引的，引力的大小跟两个物体的质量的乘积成正比，跟它们的距离的平方成反比 C．万有引力与质量、距离和万有引力常量都成正比 D．万有引力定律对质量大的物体适用，对质量小的物体不适用知识点计算天体的质量和密度 2012 年8 月，美国国家航空航天局宣布在距地球4 900 光年处发现了一个新的类太阳系，并在其网站上展示了模拟图片和视频．该类太阳系的核心为两颗恒星，两者互为中心转动，天文学上称作双子星体系．据报道，其中一颗恒星的大小与太阳相近，亮度为太阳的 84%；另一颗则尺寸约为太阳的三分之一，但亮度还不足太阳的 1%. 该发现最令人兴奋的还在于它同时拥有两个环绕行星，它们围绕着共同的“动态目标”进行公转．这表明能够超过一颗行星在双子星强大的引力下形成天体系统，反映出天体系统存在的多样性． 科学家介绍说，内层的行星叫做开普勒－47b，公转周期不超过 50 天，不过可能由于其过热的大气层内有甲烷燃烧而导致覆盖着一层浓雾，无法直接观测到；外层的行星叫做开普勒－47c，公转周期约 303 天，轨道占据在所谓的适居带上，使得该行星表面温度适宜，能够稳定存有液态水，存在孕育生命的条件．图 6－4－1讨论：(1)在该类太阳系中，简述星体的运动情况． 提示：两颗恒星绕着它们共同的质量中心转动，且周期、角速度一样；两颗行星各自在离两颗恒星较远的不同轨道上，环绕着两颗恒星进行公转．(2)结合万有引力定律，分析星体的运动情况．1．基本方法：把天体(或人造卫星)的运动看成匀速圆周运动，其所需的向心力由万有引力提供． 2．解决天体做圆周运动问题的两条思路：(1)在地面附近，万有引力近似等于物体的重力，有 F引＝ 【例 1】为了研究太阳演化进程，需知道目前太阳的质量M.已知地球的半径 R＝6.4×106 m，地球的质量 m＝6×1024 kg，日地中心的距离 r＝1.5×1011 m，地球表面的重力加速度 g＝10m/s2，1 年约为 3.2×107 s，试估算目前太阳的质量 M.(保留一位有效数字，引力常数未知) 解：设 T 为地球绕太阳运动的周期，则由万有引力定律和动力学知识得【触类旁通】 1．某行星绕太阳的运动可近似看做是匀速圆周运动，已知行星运动的轨道半径为 R，周期为 T，引力常数为 G，则该行星的线速度为多大？太阳的质量为多少？ 【例 2】假设在半径为 R 的某天体上发射一颗该天体的卫星，若它贴近该天体的表面做匀速圆周运动的周期为 T1，已知引力常数为 G，则该天体的密度为多少？若这颗卫星距该天体表面的高度为 h，测得在该处做匀速圆周运动的周期为 T2，则该天体的密度又可表示为什么？【触类旁通】 2．“神舟”六号飞船在预定圆轨道上飞行，每绕地球一圈需要的时间为 90 min，每圈飞行的路程为 L＝4.2×104 km.试根据以上数据估算地球的质量和密度．(地球的半径 R 约为 6.37×103 km，引力常量 G为6.67×10－11 N·m2/kg2，结果保留两位有效数字)双星问题 天文学家将相距较近、仅在彼此的引力作用下运行的两颗恒星称为双星，双星系统在银河系中很普遍．利用双星系统中两颗恒星的运动特征可推算出它们的总质量． 【例 3】已知某双星系统中两颗恒星围绕它们连线上的某一固定点分别做匀速圆周运动，周期均为 T，两颗恒星之间的距离为 r，试计算这个双星系统的总质量．(引力常量为 G)解：设两颗恒星的质量分别为 m1、m2，做圆周运动的半径分别为 r1、r2，角速度分别是ω1、ω2.根据题意有ω1＝ω2①r1＋r2＝r②根据万有引力定律和牛顿运动定律，有【触类旁通】 3．土星周围有许多大小不等的岩石颗粒，其绕土星的运动可视为圆周运动．其中有两个岩石颗粒 A 和 B 与土星中心的距离分别为 rA＝8.0×104 km 和 rB＝1.2×105 km.忽略所有岩石颗粒间的相互作用．求：(结果可用根式表示)(1)岩石颗粒 A 和 B 的线速度之比；(2)岩石颗粒 A 和 B 的周期之比． 解：(1)设土星的质量为 M0，岩石颗粒的质量为 m，岩石颗粒距土星中心的距离为 r，线速度为 v，根据牛顿第二定律和万自转的影响，则星球对物体的万有引力等于物体的重力，有G——“黄金代换”的理解与运用若已知星球表面的重力加速度 g 和星球的半径 R，忽略星球MmR2＝mg，所以 GM＝gR2，此式是在有关计算中常用到的一个替换关系，称为“黄金代换”． (1)若物体绕星球表面(忽略物体离星球表面的高度)做匀速圆周运动，则轨道半径近似地认为是星球半径 R，重力加速度为星球表面的重力加速度 g； (2)若物体在离星球表面 h 处(h 不能忽略)绕星球做匀速圆周运动，则轨道半径为 r＝R＋h，高度为 R＋h 处的重力加速度为 g′.【触类旁通】 4．一人造地球卫星距地球表面的高度是地球半径的 15 倍，地球半径 R＝6 400 km，试估算此卫星的线速度．