第4节万有引力定律在天文学上的应用(408KB).pptVIP

二、万有引力定律在天文学上的应用 一、天体质量的计算 1．分析思路： 　　根据围绕天体运行的行星（或卫星）的运动情况，求出行星（或卫星）的向心加速度．而向心力是由万有引力提供的． 　　这样，利用万有引力定律和圆周运动的知识，可列出方程，导出计算中心天体（太阳或行星）的质量的公式． 2．计算表达式 设是太阳的质量m，m是某个行星的质量，r是它们之间的距离，T是行星绕太阳公转的周期，那么行星做匀速圆周运动所需向心力为： 而行星运动的向心力是由万有引力提供的，所以 　　如果测出行星绕太阳公转周期T ，它们之间的距离r ，就可以算出太阳的质量． 由此可以解出 　　同样，根据月球绕地球的运转周期和轨道半径，就可以算出地球的质量． 注意：用测定环绕天体（如卫星）的轨道半径和周期方法测量，不能测定其自身的质量． 例题： 　　某宇航员驾驶航天飞机到某一星球，他使航天飞机贴近该星球附近飞行一周，测出飞行时间为4.5?103s，则该星球的平均密度是多少？ 　解析：航天飞机绕星球飞行，万有引力提供向心力，所以 贴地飞行时， 该星球的平均密度为： 联立上面三式得： 代入数值： 可得： 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（1846.3.14），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 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，汤博（Tom 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． 冥王星与其卫星 美国2001年发射，并于2006至2008年访问冥王星的宇宙飞船 小结： 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． * 教师自己组织本节的引入. * 此题不能由万有引力定律解答，因为万有引力定律适用于两个质点，当把物体放在地心时，地球不能再看作质点． * 教师自己组织本节的引入. * 此题不能由万有引力定律解答，因为万有引力定律适用于两个质点，当把物体放在地心时，地球不能再看作质点．