物理教科必修2第3章第三节.ppt

【答案】　3.3×1041 kg 【方法总结】　求天体质量的方法主要有两类，一类是利用此天体的一个卫星(或行星)绕它做匀速圆周运动的有关物理量来求，另一类是利用天体表面处的重力加速度求解． 变式训练1　在某行星上，宇航员用弹簧秤称得质量为m的砝码重力为F，乘宇宙飞船在靠近该星球表面空间飞行，测得其环绕周期为T，根据这些数据求该星球的质量． 天体密度的估算 假设在半径为R的某天体上发射一颗该天体的卫星，若它贴近天体的表面做匀速圆周运动的周期为T1，已知引力常量为G，则该天体的密度是多少？若这颗卫星距该天体表面的高度为h，测得在该处做圆周运动的周期为T2，则该天体的密度又是多少？ 例2 变式训练2　地球半径R＝6400 km，地面上的重力加速度g＝9.8 m/s2.地核的体积约为整个地球体积的16%，地核的质量约为地球质量的34%.试估算地核的平均密度． 答案：1.2×104 kg/m3. 双星运动问题 质量分别为m1和m2的两个星球，绕同一圆心做匀速圆周运动，它们之间的距离恒为l，不考虑其他星体的影响，两颗星的轨道半径和周期各是多少？ 【思路点拨】　本题的关键是弄清双星问题中两星做匀速圆周运动的向心力由彼此间的引力提供，即F向大小相等，且ω相同，再由牛顿第二定律分别对两星列方程求解． 例3 【答案】　见自主解答 【方法总结】　解决双星模型的问题时，要注意以下几点： (1)两星之间的万有引力提供各自所需要的向心力； (2)双星具有共同的角速度； (3)双星始终与它们共同的圆心在同一条直线上． 必修2 第三章第三节 万有引力定律的应用 课标定位 应用：会用万有引力定律计算天体质量． 理解：1.研究天体运动的基本思路及主要类型． 2．万有引力理论的意义． 认识：1.重力等于万有引力的条件． 2．万有引力定律在天文学上的重要应用． 爱德蒙·哈雷（1656 -1742 ） 英国天文学家和数学家。 哈雷根据牛顿的引力理论对1682年出现的大彗星（哈雷彗星）的轨道进行了计算，并预言了再次出现的时间，经过克雷洛再次计算得出准确时间，最终预言得到证实，从而证明了万有引力定律同时适用于彗星。 一、预言彗星回归 哈雷彗星 二、发现未知天体 １、海王星的发现 　　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，预言了新行星在不同时刻所在的位置． 　　同年，法国的勒维耶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伽勒．当晚（1846.9.23），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——海王星. 万有引力定律最辉煌的成就之一 海王星 海王星地貌 ２、冥王星的发现 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，汤姆博夫发现了这颗行星——冥王星．冥王星的实际观测轨道与理论计算一致． 冥王星与其卫星 三、计算天体质量 1．地球质量的计算 利用地球表面的物体：若不考虑地球自转，质量为m的物体的重力等于地球对物体的_________，即mg＝_______，则M＝________，只要知道g、R的值，就可计算出地球的质量． 万有引力 万有引力 轨道半径 周期 思考感悟 根据月球绕地球做圆周运动的规律应用万有引力定律求出的天体质量是地球的质量还是月球的质量？月球的质量如何求？ 核心要点突破 一、天体质量和密度的估算 1．求天体质量的思路 绕中心天体运动的其他天体或卫星做匀速圆周运动，做圆周运动的天体(或卫星)的向心力等于它与中心天体的万有引力，利用此关系建立方程求中心天体的质量． 特别提醒：(1)计算天体的质量的方法不仅适用于地球，也适用于其他任何星体，注意方法的拓展应用，明确计算出的是中心天体的质量． (2)要注意R、r的区分．R指中心天体的半径，r指行星或卫星的轨道半径，若绕近地轨道运行，则有R＝r. 课堂互动讲练 天体质量的估算 经天文学家观察，太阳在绕着银河系中心(银心)的圆形轨道上运行，这个轨道半径约为3×104光年(约等于2.8×1020 m)，转动一周的周期约为2亿年(约等于6.3×1015 s)．太阳做圆周运动的向心力是来自位于它轨道内侧的大量星体的引力，可以把这些星体的全部质量看做集中在银河系中心来处理问题．(G＝6.67×10－11 N·m2/kg2) 用给出的数据来计算太阳轨道内侧这些星体的总质量． 例1 【思路点拨】　建立模型，太阳绕银河系中心转动，太阳轨道内侧星体等效为一个中心天体，求中心天体质量．