高中物理人教版 (新课标)必修23.万有引力定律获奖课件ppt

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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、 周期的关系式。
2 万有引力定律的内容、表达式、适用对象及注意点是什么？
应用之一：计算天体的质量
原理： 对于有卫星的天体，可以认为卫星绕天体中心做匀速圆周运动，天体对卫星的万有引力提供卫星做匀速圆周运动的向心力。
1：若已知卫星绕天体做匀速圆周运动的轨道半径为r，卫 星运动的周期为T，据牛顿第二定律
例1：登月密封舱在离月球表面h处的空中沿圆形轨道运行， 周期是T，已知月球的半径是R，万有引力常数是G， 据此试计算月球的质量。
解：登月密封舱相当于月球 的卫星，对密封舱有：
r = R +h
2.若已知卫星绕中心天体做圆周运动的轨道半径为r，卫星 运动的线速度为v，据牛顿第二定律:
3.若已知卫星运动的线速度v和运行周期T，则据牛顿第二 定律:
4：对于没有卫星的天体（或虽有卫星，但不知道有关卫 星运动的参量），可忽略天体自转的影响，根据万有 引力等于重力的关系来计算天体的质量
R----------------为天体的半径
g----------------天体表面的重力加速度
应用之二：计算天体的密度
原理：1 利用F引=F向，先计算天体的质量M 2 再计算天体的体积 V 3 最后利用密度公式
注：m为环绕星体质量；r 为环绕星体的轨道半径；T为环绕周期。
情形之一：卫星在天体上空
g 为中心天体表面的重力加速度；R 为中心天体的半径
情形之二：物体在天体表面
分别应用重力等于万有引力列式求m ，再运用题目中的比例关系对密度比例化简求解。
例2：一物体在某行星表面受到的吸引力为地球表面吸引力 的a倍，该行星半径是地球半径的b倍，若该行星和地 的质量分布都是均匀的，试求该星球密度和地球密度 之比。
设地球质量为m1 ，地球半径为R，某星球质量为m2物体的质量为m 。
则：某星球与地球的密度之比
应用之三：发现未知天体-------- 万有引力定律的贡献
背景：1781年由英国物理学家威廉．赫歇尔发现了天王 星，但人们观测到的天王星的运行轨迹与万有引 力定律推测的结果有一些误差，于是人们就推测 在天王星外面轨道上还应有其它星体……
1：1845年英国人亚当斯和法国天文学家勒威耶据计算 发现了“海王星”（第8个行星）。2：1930年3月14日人们发现了太阳系第9个行星— 冥王星
　　英国剑桥大学的学生，23岁的亚当斯，经过计算，提出了新行星存在的预言．他根据万有引力定律和天王星的真实轨道逆推，预言了新行星不同时刻所在的位置．
　　同年，法国的勒维列也算出了同样的结果，并把预言的结果寄给了柏林天文学家加勒．
当晚（），加勒把望远镜对准勒维列预言的位置，果然发现有一颗新的行星——就是海王星.
　　　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行星的存在．　
　　在预言提出之后，1930年，汤博（Tm baugh）发现了这颗行星——冥王星．冥王星的实际观测轨道与理论计算的一致，所以人们确认，冥王星是太阳系最外一颗行星了．
美国2001年发射，并将于2006至2008年访问冥王星的宇宙飞船
例3：两个星球组成双星，它们在相互之间的万有引力作用下 绕连线上的某点作匀速圆周运动，现测得两星中心间距 为R，其运动的角速度为ω，求两星的总质量。
解：设两星球质量分别为m1和m2， 都绕连线上O点作同周期转动 又令其半径分别为R1和R2，则
例4：宇航员站在一星球表面上的某高处，沿水平方向抛出一小球，经过时间t ，小球落到星球表面，测得抛出点与落地点之间的距离为L 。若抛出时的初速度为原来的2倍，则抛出点与落地点之间的距离为 ，已知两落地点在同一水平面上，该星球的半径为R ，引力常数为G ，求该星球的质量。
解：在该星球表面，小球做平抛运动，则： 当初速度为v0时 X1= v0 t ①
h = 1/2 g t2 ②
当初速度为2v0时 X2=2v0 t ④
又据万有引力定律 g =
练习1：两颗靠得很近的恒星称为双星，这两颗星必须各以一 定速率绕某一中心转动才不至于因万有引力作用而吸 引在一起。已知双星的质量分别为m1和m2 ，相距为 L ，求：（1）双星转动的半径。 （2）双星转动的周期。
练习2：月球表面的重力加速度是地球表面重力加速度的1/6， 月球半径是地球半径的1/4，试求月球与地球的密度 之比。
练习3：在某星球上，宇航员用弹簧秤称得质量为m的砝码重 为F ，乘宇宙飞船靠近该星球表面空间飞行，测得其 环绕周期是T ，根据上述各量，试求该星球的质量。
１、处理天体运动问题的关键是：万有引力提供做匀速圆周运动所需的向心力．
２、海王星和冥王星的发现，显示了万有引力定律对研究天体运动的重要意义，同时证明了万有引力定律的正确性．
1：利用下列哪组数据可以举算出地球的质量（ ）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和周期VD:已知卫星围绕地球运动的线速度V和周期T
2：太阳系中地球围绕太阳运行的线速度v=30km/s，地球公转半径是R=1.5×108km，求太阳的质量等于多少？
3.太阳光经500s到达地球，地球的半径是6.4×103km，试估算太阳质量与地球质量的比直？（取一位有效数字）
4.已知在月球表面以10m/s的初速度竖直上抛一物体，物体能上升的最大高度是30m，又已知月球的半径位1740km，试计算月球的质量。
5.一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。