202X版新教材高中物理第七章萬有引力與宇宙航行3萬有引力理論的成就課件新人教版必修第二冊

1、3萬有引力理論的成就必備知識自我檢測一、“稱量”地球的質(zhì)量 2.結(jié)論:只要測出引力常量G的值,利用g、R的值就可以計算地球的質(zhì)量,因此卡文迪什把自己的實(shí)驗(yàn)說成是“稱量地球的重量”。必備知識自我檢測二、計算天體的質(zhì)量1.計算太陽質(zhì)量 設(shè)太陽的質(zhì)量為m太,某個行星的質(zhì)量是m,行星與太陽之間的距離是r,行星的公轉(zhuǎn)周期是T,已知引力常量G。根據(jù)行星做圓周 2.計算行星質(zhì)量:若已知衛(wèi)星繞行星運(yùn)動的周期T和衛(wèi)星與行星之間的距離r,根據(jù)萬有引力提供向心力得行星的質(zhì)量m行必備知識自我檢測三、發(fā)現(xiàn)未知天體1.海王星的發(fā)現(xiàn):英國劍橋大學(xué)的學(xué)生亞當(dāng)斯和法國年輕的天文學(xué)家勒維耶根據(jù)天王星的觀測資料,利用萬有引力定律計

2、算出天王星外“新”行星的軌道。1846年9月23日晚,德國的伽勒在勒維耶預(yù)言的位置附近發(fā)現(xiàn)了這顆行星海王星,人們稱其為“筆尖下發(fā)現(xiàn)的行星”。2.其他天體的發(fā)現(xiàn):發(fā)現(xiàn)海王星過程中所用的“計算、預(yù)測和觀察”的方法指導(dǎo)人們尋找新的天體。近100年來,人們在海王星的軌道之外又發(fā)現(xiàn)了冥王星、鬩神星等幾個較大的天體。必備知識自我檢測四、預(yù)言哈雷彗星的回歸1.英國天文學(xué)家哈雷從1337年到1698年的彗星記錄中挑選了24顆彗星,依據(jù)萬有引力定律,用一年的時間計算了它們的軌道。發(fā)現(xiàn)1531年、1607年和1682年出現(xiàn)的這三顆彗星軌道看起來如出一轍。他大膽預(yù)言,這三次出現(xiàn)的彗星是同一顆星,周期約為76年,并預(yù)

3、言它將于1758年底或1759年初再次回歸。1759年3月這顆彗星如期通過了近日點(diǎn)。2.海王星的發(fā)現(xiàn)和哈雷彗星的“按時回歸”確立了萬有引力定律的地位,也成為科學(xué)史上的美談。五、解釋自然現(xiàn)象1.牛頓用月球和太陽的萬有引力解釋了潮汐現(xiàn)象。2.用萬有引力定律等推測地球呈赤道處略為隆起的扁平形狀。3.分析了地球表面重力加速度微小差異的原因,以及指導(dǎo)重力探礦。必備知識自我檢測1.正誤辨析(1)已知地球繞太陽運(yùn)動的周期和地球到太陽的距離可以計算地球的質(zhì)量。 ()解析:已知地球繞太陽運(yùn)動的周期和地球到太陽的距離可以計算太陽的質(zhì)量。答案:(2)天王星是依據(jù)萬有引力定律計算的軌道而發(fā)現(xiàn)的。 ()解析:人們依據(jù)萬

4、有引力定律計算的軌道發(fā)現(xiàn)的是海王星而不是天王星。答案:(3)海王星的發(fā)現(xiàn)確立了萬有引力定律的地位。 ()答案:(4)牛頓根據(jù)萬有引力定律計算出了海王星的軌道。()解析:計算出海王星軌道的是亞當(dāng)斯和勒維耶。答案:必備知識自我檢測2.(多選)已知引力常量G,利用下列數(shù)據(jù),可以計算出地球質(zhì)量的是()A.已知地球的半徑R和地面的重力加速度gB.已知地球繞太陽做勻速圓周運(yùn)動的半徑r和周期TC.已知衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動的半徑r和線速度vD.已知衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動的線速度v和周期T必備知識自我檢測答案:ACD 探究一探究二隨堂檢測 天體的質(zhì)量和密度的計算天體的質(zhì)量和密度的計算情景導(dǎo)引觀察下面兩幅圖

5、片,請思考:(1)如果知道自己的重力,你能否求出地球的質(zhì)量?(2)如何能測得太陽的質(zhì)量呢?探究一探究二隨堂檢測知識歸納1.天體質(zhì)量的計算 (1)“自力更生法”:若已知天體(如地球)的半徑R和表面的重力加速度g,根據(jù)物體的重力近似等于天體對物體的引力,得 (2)“借助外援法”:借助繞中心天體(如地球)做圓周運(yùn)動的行星或衛(wèi)星的運(yùn)動周期T和軌道半徑r計算中心天體的質(zhì)量,依據(jù)是萬有引探究一探究二隨堂檢測2.天體密度的計算 畫龍點(diǎn)睛 利用萬有引力提供向心力的方法只能求出中心天體的質(zhì)量而不能求出做圓周運(yùn)動的衛(wèi)星或行星的質(zhì)量。探究一探究二隨堂檢測實(shí)例引導(dǎo)例1(多選)要計算地球的質(zhì)量,除已知的一些常數(shù)外還需知

6、道某些數(shù)據(jù),現(xiàn)給出下列各組數(shù)據(jù),可以計算出地球質(zhì)量的有()A.已知地球半徑RB.已知衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動的軌道半徑r和線速度vC.已知衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動的線速度v和周期TD.已知地球公轉(zhuǎn)的周期T及運(yùn)轉(zhuǎn)半徑r探究一探究二隨堂檢測答案:ABC 探究一探究二隨堂檢測規(guī)律方法 求解天體質(zhì)量的注意事項(xiàng) (2)注意R、r的區(qū)分。R指中心天體的球體半徑,r指行星或衛(wèi)星的軌道半徑。若行星或衛(wèi)星繞近中心天體表面運(yùn)行,則有R=r。探究一探究二隨堂檢測變式訓(xùn)練1嫦娥一號是我國首次發(fā)射的探月衛(wèi)星,它在距月球表面高度為200 km的圓形軌道上運(yùn)行,運(yùn)行周期為127 min。已知引力常量G=6.6710-11

7、Nm2/kg2,月球半徑約為1.74103 km。利用以上數(shù)據(jù)估算月球的質(zhì)量約為()A.8.11010 kgB.7.41013 kgC.5.41019 kgD.7.41022 kg答案:D 探究一探究二隨堂檢測天體運(yùn)動的分析與計算天體運(yùn)動的分析與計算情景導(dǎo)引2018年7月27日,火星、地球和太陽處于三點(diǎn)一線,上演“火星沖日”的天象奇觀?；鹦桥c地球之間的距離只有5 770萬千米,為人類研究火星提供了很好時機(jī)?！盎鹦菦_日”的虛擬圖如圖所示,請思考:(1)該時刻火星和地球誰的速度大呢?(2)再經(jīng)過一年時間,火星是否又回到了原位置?探究一探究二隨堂檢測探究一探究二隨堂檢測知識歸納1.一個模型一般行星或

8、衛(wèi)星的運(yùn)動可看作勻速圓周運(yùn)動。2.兩條思路探究一探究二隨堂檢測3.四個重要結(jié)論設(shè)質(zhì)量為m的行星或衛(wèi)星繞另一質(zhì)量為m天的中心天體做半徑為r的勻速圓周運(yùn)動。探究一探究二隨堂檢測實(shí)例引導(dǎo)例2如圖所示,在火星與木星軌道之間有一小行星帶。假設(shè)該帶中的小行星只受到太陽的引力,并繞太陽做勻速圓周運(yùn)動。下列說法正確的是()A.太陽對各小行星的引力相同B.各小行星繞太陽運(yùn)動的周期均小于一年C.小行星帶內(nèi)側(cè)小行星的向心加速度值大于外側(cè)小行星的向心加速度值D.小行星帶內(nèi)各小行星圓周運(yùn)動的線速度值大于地球公轉(zhuǎn)的線速度值探究一探究二隨堂檢測答案:C 探究一探究二隨堂檢測規(guī)律方法 天體運(yùn)動問題解決技巧(1)比較圍繞同一個

9、中心天體做勻速圓周運(yùn)動的行星或衛(wèi)星的v、T、an等物理量的大小時,可考慮口訣“越遠(yuǎn)越慢”(v、T)、“越遠(yuǎn)越小”(an)。 (2)若已知量或待求量中涉及重力加速度g,則應(yīng)考慮黃金代換探究一探究二隨堂檢測變式訓(xùn)練2如圖所示,甲、乙兩顆衛(wèi)星以相同的軌道半徑分別繞質(zhì)量為m和2m的行星做勻速圓周運(yùn)動,下列說法正確的是()A.甲的向心加速度的大小比乙的小B.甲的運(yùn)行周期比乙的小C.甲的角速度比乙的大D.甲的線速度比乙的大答案:A 探究一探究二隨堂檢測1.(2019全國卷,15)金星、地球和火星繞太陽的公轉(zhuǎn)均可視為勻速圓周運(yùn)動,它們的向心加速度大小分別為a金、a地、a火,它們沿軌道運(yùn)行的速率分別為v金、v地、v火。已知它們的軌道半徑R金R地a地a火B(yǎng).a火a地a金C.v地v火v金D.v火v地v金答案:A 探究一探究二隨堂檢測2.有一星球的密度與地球的密度相同,但它表面處的重力加速度是地球表面處的重力加速度的4倍,則該星球