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第六章 万有引力与航天. 第四节 万有引力理论的成就. 万有引力理论的成就. 一 . 学习目标. 1. 了解应用万有引力定律解决问题的基本思路. 2. 掌握两种算天体(中央)质量的方法. 3. 会根据条件计算天体的密度. 4. 会比较两个行星(或卫星)各个物 理量的大小. 5. 了解发现未知天体的基本思路. 二 . 基本思路. 1. 将行星(或卫星)的运动看成 是 匀速圆周运动. 2. 万有引力充当向心力 F 引 =F 向 . 或在球体表面附近 F 引 =G 重. Mm. G. 2. r. 二 . 基本思路. 轨道半经 r.
E N D
第六章 万有引力与航天 第四节 万有引力理论的成就
一.学习目标 1.了解应用万有引力定律解决问题的基本思路. 2.掌握两种算天体(中央)质量的方法 3.会根据条件计算天体的密度. 4.会比较两个行星(或卫星)各个物 理量的大小 5.了解发现未知天体的基本思路
二.基本思路 1.将行星(或卫星)的运动看成 是匀速圆周运动. 2.万有引力充当向心力F引=F向.或在球体表面附近F引=G重
Mm G 2 r 二.基本思路
轨道半经r 三.明确各个物理量 转动天体m 天体半经R 中心天体M
基本思路 四.应用一-天体质量的计算 方法一. 已知天体的球体半径R和球体表面重力加速度g.求天体的质量
四.应用一-天体质量的计算 方法二. 已知行星(或卫星)的周期公转周期T、轨道半径r,可求出中心天体的质量M(但不能求出行星或卫星的质量m)
四.应用一-天体质量的计算 基本思路
四.应用二-天体密度的计算 基本思路: 根据上面两种方式算出中心天体的质量M,结合球体体积计算公式 物体的密度计算公式 求出中心天体的密度
当r≈R时 四.应用二-天体密度的计算
四.应用三-比较卫星的各个量 基本思路. 万有引力充当向心力F引=F向.
四.应用四-发现未知天体 基本思路. 当一个已知行星的实际轨道和理论计算的轨道之间有较大的误差时,说明还有未知的天体给这个行星施加引力. 理论指导实践
例1.下列几组数据中能算出地球质量的是(万有引力常量G是已知的)( ) A.地球绕太阳运行的周期T和地球中心离太阳中心的距离r B.月球绕地球运动的角速度和月球中心离地球中心的距离r C.月球绕地球运行的周期T和地球的半径r BD D.月球绕地球运动的周期T和轨道半径r
例2、火星有两颗卫星,分别是火卫I和火卫II,它们的轨道近似为圆,已知火卫I的周期为7小时39分,火卫II的周期为30小时18分,则两颗卫星相比 ( ) A.火卫II距火星表面较近 B.火卫II的角速度大 C.火卫I的运动速度较大 D.火卫I的向心加速度较大 CD
例3. 我国航天计划的下一个目标是登上月球,当飞船靠近月球表面的圆形轨道绕行几圈后登陆月球,飞船上备有以下实验器材:A.计时表一只; B.弹簧测力计一把;C.已知质量为m的物体一个; D.天平一只(附砝码一盒)。 已知宇航员在绕行时及着陆后各做了一次测量,依据测量的数据,可求出月球的半径R 及月球的质量M(已知万有引力常量为G) (1)两次测量所选用的器材分别为_、__和__(用选项符号表示); (2)两次测量的物理量是________和________; (3)试用所给物理量的符号分别写出月球半径 R和质量M的表达式R=_ ,M=_。
.(1)ABC (2)飞船绕月球运行的周期T、质量为m的物体在月球上所受重力的大小F; (3)
例4.某星球的质量约为地球的9倍,半球约为地球的一半,若从地球上高h处平抛一物体,射程为60 m,则在该星球上,从同样高度,以同样的初速度平抛同一物体,射程应为?
h S=60m v0
r2 r1 解:万有引力提供向心力 m1 m2 o 例5. 宇宙中两颗相距较近的天体称为双星,它们以两者连线上的某点为圆心做匀速圆周运动,而不致于因万有引力的作用吸引到一起。设二者的质量分别为m1和m2,二者相距L。求: (1.)双星的轨道半径之比 (2 )。双星的线速度之比 (3)双星的角速度
A B O 例6 有A,B两颗行星绕同一恒星O做匀速圆周运动,绕行方向相同,A星的周期T1,B星的周期T2 在某时刻两行星第一次相遇(即两行星相距最近)则 经多长时间两行星第二次相遇?⑵经多长时间两行星第一次相距最远? ⑴ 解:⑴ A,B两颗行星绕同一恒星O做匀速圆周运动的向心力由恒星O对它们的万有引力提供,由牛顿第二定律知A转动的角速度比B大,第二次相遇时A比B多转一周。设经时间t 行星第一次相距最远A比B多转半周设经时间t1