4.2 万有引力定律的应用 2024-2025学年鲁科版高中物理必修第二册(共28张PPT)

(课件网) 第四章 万有引力定律及航天 第2节 万有引力定律的应用 阿基米德曾说过：“给我一个支点，我就能撬起整个地球。” 那么如果给你一个足够长的杠杆或足够大的天平你是否就可以称量地球的质量了呢？ 不可以。 对于地球，我们怎样“称量”它的质量呢？ 1.若不考虑地球自转的影响，地面上的物体的重力等于地球对它的引力。 由于g、R在卡文迪许之前已经知道，而卡文迪许测出G后，就意味着也测出了地球的质量。 卡文迪许被称为“第一个称量地球质量的人”！ 2.关系式： 一、天体质量的计算 拓展一步：万有引力与重力 (1) 万有引力的一个分力提供物体随地球自转的向心力，一个分力为重力。 (4) 重力随纬度的增大而增大。 (2) 在南北极：F引 = G G Fn F引 R o O， (5) 由于随地球自转的向心力很小，所以若不考虑地球自转，则万有引力等于重力。 思考：你还有其他办法测量出地球的质量吗？需要测量那些物理量呢？ 重力达到最大值 (3) 在赤道：F引 = G′ + Fn Fn = m 2R，最大，此时重力最小 方法 1、选定一颗绕地球转动的卫星(例如月球），测定卫星的轨道半径和周期。 方法 2、若已知卫星绕地球做匀速圆周运动的的轨道半径r和运行的线速度v。 1.物体在天体表面时受到的重力等于万有引力 G：天体表面的重力加速度 R：天体的半径 黄金代换：GM = gR2 基本思路（一）：重力加速度法 物体在天体表面， 忽略天体自转影响 2.行星（或卫星）做匀速圆周运动所需的万有引力提供向心力，有 则： 或 或 基本思路（二）：环绕法 只能求出中心天体的质量！！！环绕天体质量会约掉，求不出！ 在1687年出版的《自然哲学的数学原理》中，牛顿设想抛出速度很大时，物体就不会落回地面。 牛顿的设想 v 人造卫星 知识点二：人造卫星上天 【方法一】万有引力提供物体作圆周运动的向心力 【方法二】在地面附近，重力提供物体作圆周运动的向心力 那么，抛出速度为多大时，物体将不会落回地面而绕着地球表面运动呢？(已知G = 6.67×10-11Nm2/kg2 ， 地球半径R = 6400km，地球表面重力加速度g=9.8m/s2 ) 说明： (1) 如果卫星的速度小于第一宇宙速度，卫星将落到地面而不能绕地球运转； (2) 等于这个速度，卫星刚好能在地球表面附近作匀速圆周运动； （环绕速度） 物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动的速度，叫做第一宇宙速度。 v1=7.9km/s 1、第一宇宙速度 思考与讨论： 若卫星的发射速度大于 7.9km/s ，会出现什么情况？ 7.9km/s 7.9km/s