1、 萬有引力定律在天文學(xué)上的應(yīng)用 威遠(yuǎn)競力學(xué)校 田浩一教學(xué)目標(biāo)：1 了解萬有引力定律在天文學(xué)上的重要應(yīng)用。2 會用萬有引力定律計算天體的質(zhì)量。3 掌握綜合運(yùn)用萬有引力定律和圓周運(yùn)動學(xué)知識分析具體問題的基本方法。二教學(xué)重點(diǎn)：萬有引力定律和圓周運(yùn)動知識在天體運(yùn)動中的應(yīng)用三教學(xué)難點(diǎn)：天體運(yùn)動向心力來源的理解和分析四教學(xué)方法：啟發(fā)引導(dǎo)式五教學(xué)過程： 引入新課 天體之間的作用力主要是萬有引力，萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)對天文學(xué)的發(fā)展起到了巨大的推動作用，這節(jié)課我們要來學(xué)習(xí)萬有引力在天文學(xué)上有哪些重要應(yīng)用。 新課教學(xué) 一.中心天體質(zhì)量的計算Mmr提出問題引導(dǎo)學(xué)生思考：在天文學(xué)上，天體的質(zhì)量無法直接測量，能否利用萬有

2、引力定律和前面學(xué)過的知識找到計算天體質(zhì)量的方法呢？M-太陽質(zhì)量(待測)m-行星質(zhì)量r-行星繞太陽運(yùn)動的軌道半徑測定行星繞太陽運(yùn)動的周期TFn= man思考: 對繞行天體需要知道哪些物理量,就可以求出中心天體的質(zhì)量?解題注意:1) 只要周期T(角速度); 軌道半徑r;線速度V以上三個物理量中的任意兩個已知,即可求出中心天體的質(zhì)量M.練習(xí) 利用下列哪組數(shù)據(jù),可以計算地球的質(zhì)量( )A.地球的半徑R和地表的重力加速度gB.衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動的半徑r和周期TC.衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動的半徑r和線速度v D.衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動的線速度和周期T 2) 在地表附近,往往可以采用萬有引力提供重力

3、以計算物體所在處的重力加速度二. 中心天體密度的計算M-太陽質(zhì)量(待測)m-行星質(zhì)量r-行星繞太陽運(yùn)動的軌道半徑 R- 太陽的半徑 在貼近中心天體表面飛行時R=r, 則: 練習(xí):一艘宇宙飛船繞一個不知名的行星表面飛行，要測定該行星的密度，僅僅只需測定（ ）A.運(yùn)行周期 B. 繞行半徑C.行星的體積 D. 運(yùn)行速度練習(xí):設(shè)土星繞太陽的運(yùn)動為勻速圓周運(yùn)動，若測得土星到太陽的距離為r，土星繞太陽的運(yùn)動的周期是T，萬有引力常量G已知，根據(jù)這些數(shù)據(jù)，不能求出的量有（ ）A.土星線速度的大小 B. 土星加速度的大小C.土星的質(zhì)量 D. 太陽的質(zhì)量練習(xí): 地球表面的平均重力加速度為g，地球半徑為R，萬有引力

4、常量為G,則由此可估算地球的平均密度為（ )研究天體運(yùn)動的一般方法是:將天體運(yùn)動視為勻速圓周運(yùn)動,其向心力來源于萬有引力,再應(yīng)用牛頓第二定律及圓周運(yùn)動的相關(guān)知識,有:三.發(fā)現(xiàn)未知天體問題的提出: 1781年.發(fā)現(xiàn)天王星實(shí)際運(yùn)行軌道與采用萬有引力定律計算出來的軌道存在一定的偏離.英國劍橋大學(xué)生-亞當(dāng)斯法國天文愛好者-勒維列推測在天王星之外還有一顆衛(wèi)星.利用萬有引力定律計算出了還未發(fā)現(xiàn)的那一顆衛(wèi)星的運(yùn)動軌跡1846年,德國加勒在勒維列預(yù)言的位置觀測到了這顆衛(wèi)星-海王星1930年3月14日,人們發(fā)現(xiàn)了太陽系系的第九大行星-冥王星練習(xí): 下列說法正確的是（）海王星和冥王星是人們根據(jù)萬有引力定律計算的軌道而發(fā)現(xiàn)的天王星是人們根據(jù)萬有引力定律計算的軌道而發(fā)現(xiàn)的天王星的運(yùn)行軌道偏離萬有引力定律計算出來的軌道，其原因是由于天王星受到軌道外面其他行星的引力作用以上均不正確小結(jié)： 一.中心天體質(zhì)量的計算 二. 中心天體密度的計算 三.發(fā)現(xiàn)未知天體練習(xí):中子星是恒星演化過程的一種可能結(jié)果，它的密度很大，現(xiàn)有一中子星，觀測到它的自轉(zhuǎn)周期為 .問該中子星的最小密度是多少才能維持該星體的穩(wěn)定，不致因自轉(zhuǎn)而瓦解。計算時星體可視為均勻球體。（萬有引力常數(shù)G=6.67x