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2013年高中物理新课标多媒体教学课件:第3章3 万有引力定律的应用.ppt
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3. 万有引力定律的应用
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1.了解科学家发现未知天体的过程。
2.学会利用万有引力定律计算天体的质量及密度。
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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
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哈雷彗星
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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.
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海王星
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海王星地貌
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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耶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.
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冥王星与其卫星
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三、计算的天体质量
1.由万有引力近似等于重力
已知引力常量G、地球半径R和重力加速度g
由
得:
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2.由万有引力提供行星匀速圆周运动的向心力
设太阳的质量是ms,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
解得:
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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.
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)的轨道半径和周期的方法测量,不能测定其自身的质量.
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分析思路
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