万有引力定律应用课件.ppt

关于万有引力定律应用现在学习的是第1页，共23页知识回顾知识回顾开普勒三大定律开普勒三大定律1、（、（轨道定律轨道定律）：所有的行星围绕太阳运动的轨道都）：所有的行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在所有椭圆的一个焦点上。是椭圆，太阳处在所有椭圆的一个焦点上。2、（、（面积定律面积定律）：太阳和行星的连线在相等的时间）：太阳和行星的连线在相等的时间内扫过的面积相等。内扫过的面积相等。解决了行星怎样运动的问题解决了行星怎样运动的问题观察测量观察测量为什么这样运动为什么这样运动?动力学解释动力学解释3、（、（周期定律周期定律）：所有行星的椭圆轨道的半长轴的三次）：所有行星的椭圆轨道的半长轴的三次方与公转周期的二次方的比值都相等。方与公转周期的二次方的比值都相等。32RkT现在学习的是第2页，共23页问题问题: :行星行星“为什么这样运动为什么这样运动”多数人多数人伽利略伽利略开普勒开普勒笛卡儿笛卡儿胡克、哈雷胡克、哈雷牛顿牛顿圆周运动最完美，天体神圣和永恒圆周运动最完美，天体神圣和永恒一切物体都有合并的趋势。一切物体都有合并的趋势。来自太阳的类似于磁力的作用。来自太阳的类似于磁力的作用。宇宙有一种特殊的物质宇宙有一种特殊的物质“以太以太”作用于行星。作用于行星。 有太阳引力，且在圆周运动时，大小和行有太阳引力，且在圆周运动时，大小和行星到太阳距离的二次方成反比。星到太阳距离的二次方成反比。站在巨人的肩膀上，凭借超凡的数学能站在巨人的肩膀上，凭借超凡的数学能力。力。现在学习的是第3页，共23页1、由于太阳和行星间的距离远大于太阳或行星、由于太阳和行星间的距离远大于太阳或行星的直径，因此可的直径，因此可将将太阳和行星看成两质点太阳和行星看成两质点。2、行星环绕太阳运动的轨道是椭圆，但椭圆轨、行星环绕太阳运动的轨道是椭圆，但椭圆轨道的离心率很接近于道的离心率很接近于1，因此可将它，因此可将它理想化成一理想化成一个圆轨道。个圆轨道。3、太阳处于圆心，而行星围绕太阳做匀速圆周、太阳处于圆心，而行星围绕太阳做匀速圆周运动。其运动。其向心力由太阳对行星的引力提供向心力由太阳对行星的引力提供。牛顿得出引力规律的过程牛顿得出引力规律的过程现在学习的是第4页，共23页1、求行星绕太阳做圆周运动的向心力、求行星绕太阳做圆周运动的向心力2vFmr22()mrT32rkT由开普勒第三定律：2mFr2、求行星对太阳的引力、求行星对太阳的引力2MFr由牛顿第三定律：2MmFr太阳与行星间的引力：2GMmFr即：现在学习的是第5页，共23页思考：思考：天体间的引力是由天体的质量决定的，它和苹果落地天体间的引力是由天体的质量决定的，它和苹果落地的力是否相同呢？的力是否相同呢？(“月-地”检验)=2.71=2.7110-3m/s2（2）根据）根据:F引引= GMm/r2 所以 ， a1/r2 a = =g/60/602 2=2.72=2.7210-3m/s2已知月球绕地球的公转周期为已知月球绕地球的公转周期为27.327.3天，地球天，地球半径为半径为6.376.3710106 6m.m.轨道半径为地球半径的轨道半径为地球半径的6060倍。月球绕地球的向心加速度倍。月球绕地球的向心加速度 ？22()arT2Ragr地（）（1）根据向心加速度公式：）根据向心加速度公式：结论：结论：地球对地面物体的引力与天体间的引力，本地球对地面物体的引力与天体间的引力，本质上是同一性质的力，遵循同一规律质上是同一性质的力，遵循同一规律现在学习的是第6页，共23页万有引力定律万有引力定律221rmmGF 3、适用条件：、适用条件：可以看成可以看成质点质点的物体的物体 或或质量分布均匀球体质量分布均匀球体 1、内容：、内容：宇宙间宇宙间一切物体一切物体都是相互吸引的，两个物都是相互吸引的，两个物体间的引力大小，跟它们的体间的引力大小，跟它们的质量的乘积成正比质量的乘积成正比，跟它，跟它们的们的距离的二次方成反比距离的二次方成反比。万有引力常量：万有引力常量：11226.67 10/GN mkg2、公式、公式r 为两个质点或球心之间的距离为两个质点或球心之间的距离现在学习的是第7页，共23页万有引力常量的测定万有引力常量的测定现在学习的是第8页，共23页同桌的两位同学,质量分别是50Kg，间距为0.5m，求它们之间的作用力多大？例题分析例题分析117122250 506.67 106.67 100.5m mFGNr说明：说明：一般物体间的万有引力可忽略不计，天一般物体间的万有引力可忽略不计，天体间的万有引力则决定天体的运动。体间的万有引力则决定天体的运动。现在学习的是第9页，共23页如图所示，两球的半径分别为如图所示，两球的半径分别为r1和和r2，均小于，均小于r，两球质量分布均匀，大小分别为两球质量分布均匀，大小分别为m1、m2，则两，则两球间的万有引力大小为球间的万有引力大小为（）（）AGm1m2/r2BGm1m2/r12CGm1m2/(r1r2)2DGm1m2/(r1r2r)2例题分析例题分析D现在学习的是第10页，共23页对于万有引力定律的表述式，下列说法中正确的对于万有引力定律的表述式，下列说法中正确的是是( )A、公式中、公式中G为引力常量，它是由实验测得为引力常量，它是由实验测得的，而不是人为规定的的，而不是人为规定的B、当、当r趋近于零时，万有引力趋于无穷大趋近于零时，万有引力趋于无穷大C、m1与与m2受到的引力大小总是相等的，受到的引力大小总是相等的，方向相反，是一对平衡力方向相反，是一对平衡力D、m1与与m2受到的引力大小总足相等的，受到的引力大小总足相等的，而与而与m1、m2 是否相等无关是否相等无关例题分析例题分析AD现在学习的是第11页，共23页设行星绕恒星的运动轨道是圆，则其运行周期设行星绕恒星的运动轨道是圆，则其运行周期T的平方与其运行轨道半径的平方与其运行轨道半径R的三次方之比为的三次方之比为常数，即，那么常数，即，那么k的大小决定于（的大小决定于（ ）A、只与行星质量有关、只与行星质量有关B、只与恒星质量有关、只与恒星质量有关C、与行星及恒星的质量都有关、与行星及恒星的质量都有关D、与恒星的质量及行星的速率有关、与恒星的质量及行星的速率有关例题分析例题分析B222()MmGmrrT3224rGMkT现在学习的是第12页，共23页万有引力定律的应用万有引力定律的应用一、重力和万有引力的关系一、重力和万有引力的关系二、万有引力定律的应用二、万有引力定律的应用1、星球表面物体的重力、星球表面物体的重力2、一个天体绕另一个天体做匀速圆周运动、一个天体绕另一个天体做匀速圆周运动现在学习的是第13页，共23页一、重力和万有引力的关系一、重力和万有引力的关系oF引F向GN1、不考虑地球自转的条件、不考虑地球自转的条件下，地球表面的物体下，地球表面的物体2MmmgGR2、重力则随纬度升高而增大、重力则随纬度升高而增大 赤道赤道22MmmgGmRR两极两极2MmmgGR地球表面的物体所受的地球表面的物体所受的重重力的实质是物体所受万有引力的实质是物体所受万有引力的一个分力力的一个分力思考：思考：1、如果、如果增大，则增大，则G如何变化？如何变化？2、当、当达到多大时，赤道上的物体将脱离地达到多大时，赤道上的物体将脱离地球？球？现在学习的是第14页，共23页2MmmgGR应用星球表面的物体应用星球表面的物体在星球（如地球）表面的物体，在在星球（如地球）表面的物体，在忽略自转的情况下忽略自转的情况下，此时物体所受重力与星球对它的万有引力视为相等。此时物体所受重力与星球对它的万有引力视为相等。2MgGR行星表面的重力加速度：2gRMG测中心天体的质量：2GMgR黄金代换式：现在学习的是第15页，共23页FF引向基本：思路22222()MmvGmmrrmTrr一个天体绕另一个天体做匀速圆周运动一个天体绕另一个天体做匀速圆周运动现在学习的是第16页，共23页一个天体绕另一个天体做匀速圆周运动一个天体绕另一个天体做匀速圆周运动1、计算中心天体的质量、计算中心天体的质量22222()MmvGmmrrmTrr2324rMGT如已知中心天体半径，则可求天体的平均密度如已知中心天体半径，则可求天体的平均密度3323343MMrRVGT R思考：思考：如已知如已知v、r；v、T如何求天体质量？如何求天体质量？现在学习的是第17页，共23页一个天体绕另一个天体做匀速圆周运动一个天体绕另一个天体做匀速圆周运动2、发现未知天体、发现未知天体海王星、冥王星的发现海王星、冥王星的发现 发现轨道发现轨道偏离偏离理论计算预测新理论计算预测新行星轨道行星轨道实际观测实际观测验证结果验证结果现在学习的是第18页，共23页一个天体绕另一个天体做匀速圆周运动一个天体绕另一个天体做匀速圆周运动3、人造卫星的运动规律、人造卫星的运动规律22222()MmvGmmrmrmgrrT22MmvGmrrGMvr1vr22MmGmrr3GMr31r222()MmGmrrT32rTGM3Tr2MmGmgr2GMar21ar现在学习的是第19页，共23页例题分析例题分析若已知某行星绕太阳公转的轨道半径为若已知某行星绕太阳公转的轨道半径为r,公公转周期为转周期为T,引力常量为引力常量为G，则由此可求出，则由此可求出 （ ） A、行星的质量、行星的质量 B、太阳的质量、太阳的质量 C、行星的密度、行星的密度 D、太阳的密度、太阳的密度B2324rMGT现在学习的是第20页，共23页假设火星和地球都是球体，火星的质量假设火星和地球都是球体，火星的质量M M火火和地球的质量和地球的质量M M地地之比之比M M火火/M/M地地=p=p，火星的半径，火星的半径R R火火和地球的半径和地球的半径R R地地之比之比R R火火/R/R地地=q=q，那么火星表面处的重力加速度，那么火星表面处的重力加速度g g火火和地球表面处和地球表面处的重力的加速度的重力的加速度g g地地之比等于多少？之比等于多少？2MmmgGr2Mgr例题分析例题分析完全解读完全解读P111考题考题422)MgMpRgqR火火地火地地（比值计算题比值计算题现在学习的是第21页，共23页已知星球表面表面重力加速度g g和星球半径R R,求星球平均密度34gGR例题分析例题分析2MmmgGR表面：343MVR又：现在学习的是第22页，共23页感谢大家观看感谢大家观看现在学习的是第23页，共23页