高一物理萬有引力理論的成就ppt課件

1、第四節(jié)萬有引力理論的成就第四節(jié)萬有引力理論的成就課標(biāo)定位課標(biāo)定位學(xué)習(xí)目標(biāo)：學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.了解重力等于萬有引力的條了解重力等于萬有引力的條件件2會用萬有引力定律求中心天體的質(zhì)量會用萬有引力定律求中心天體的質(zhì)量3了解萬有引力定律在天文學(xué)上的重要應(yīng)了解萬有引力定律在天文學(xué)上的重要應(yīng)用用重點難點：重點難點：1.利用萬有引力定律對天體進(jìn)行利用萬有引力定律對天體進(jìn)行有關(guān)計算有關(guān)計算2萬有引力定律與牛頓第二定律綜合解決萬有引力定律與牛頓第二定律綜合解決圓周運動問題圓周運動問題核心要點突破核心要點突破課堂互動講練課堂互動講練知能優(yōu)化訓(xùn)練知能優(yōu)化訓(xùn)練第四節(jié)第四節(jié)課前自主學(xué)案課前自主學(xué)案課前自主學(xué)案課前自主學(xué)案引

2、力引力勻速圓周勻速圓周萬有引力萬有引力三、發(fā)現(xiàn)未知天體三、發(fā)現(xiàn)未知天體118世紀(jì)，人們觀測到太陽系第七個行星世紀(jì)，人們觀測到太陽系第七個行星天王星的軌道和用萬有引力定律計算出天王星的軌道和用萬有引力定律計算出來的軌道有一些偏差來的軌道有一些偏差2根據(jù)已發(fā)現(xiàn)的天體的運行軌道結(jié)合萬有根據(jù)已發(fā)現(xiàn)的天體的運行軌道結(jié)合萬有引力定律推算出還沒發(fā)現(xiàn)的未知天體的軌道引力定律推算出還沒發(fā)現(xiàn)的未知天體的軌道，如，如_和和_就是這樣發(fā)現(xiàn)的就是這樣發(fā)現(xiàn)的海王星海王星冥王星冥王星3海王星和冥王星的軌道與計算結(jié)果不完海王星和冥王星的軌道與計算結(jié)果不完全符合，因此人們猜測在冥王星外側(cè)還有未全符合，因此人們猜測在冥王星外側(cè)還

3、有未發(fā)現(xiàn)的大行星發(fā)現(xiàn)的大行星留意：海王星和哈雷彗星的留意：海王星和哈雷彗星的“按時回歸最按時回歸最終確立了萬有引力定律的地位終確立了萬有引力定律的地位核心要點突破核心要點突破一、天體質(zhì)量和密度的計算一、天體質(zhì)量和密度的計算1求天體質(zhì)量的思路求天體質(zhì)量的思路繞中心天體運動的其他天體或衛(wèi)星做勻速圓繞中心天體運動的其他天體或衛(wèi)星做勻速圓周運動，做圓周運動的天體周運動，做圓周運動的天體(或衛(wèi)星或衛(wèi)星)的向心的向心力等于它與中心天體的萬有引力，利用此關(guān)力等于它與中心天體的萬有引力，利用此關(guān)系建立方程求中心天體的質(zhì)量系建立方程求中心天體的質(zhì)量特別提醒：特別提醒：(1)計算天體的質(zhì)量的方法不僅計算天體的質(zhì)量

4、的方法不僅適用于地球，也適用于其他任何星體注意適用于地球，也適用于其他任何星體注意方法的拓展應(yīng)用明確計算出的是中心天體方法的拓展應(yīng)用明確計算出的是中心天體的質(zhì)量的質(zhì)量(2)要注意要注意R、r的區(qū)分的區(qū)分R指中心天體的半指中心天體的半徑，徑，r指行星或衛(wèi)星的軌道半徑若繞近地指行星或衛(wèi)星的軌道半徑若繞近地軌道運行，則有軌道運行，則有Rr.A密度密度B質(zhì)量質(zhì)量C半徑半徑 D自轉(zhuǎn)周期自轉(zhuǎn)周期3解決天體問題時應(yīng)注意的問題解決天體問題時應(yīng)注意的問題(1)在用萬有引力等于向心力列式求天體的在用萬有引力等于向心力列式求天體的質(zhì)量時，只能測出中心天體的質(zhì)量，而環(huán)繞質(zhì)量時，只能測出中心天體的質(zhì)量，而環(huán)繞天體的質(zhì)量

5、在方程式中被消掉了天體的質(zhì)量在方程式中被消掉了(2)應(yīng)用萬有引力定律求解時還要注意挖掘應(yīng)用萬有引力定律求解時還要注意挖掘題目中的隱含條件如地球公轉(zhuǎn)一周是題目中的隱含條件如地球公轉(zhuǎn)一周是365天，自轉(zhuǎn)一周是天，自轉(zhuǎn)一周是24小時，其表面的重力加速小時，其表面的重力加速度約為度約為9.8 m/s2等等即時應(yīng)用即時應(yīng)用(即時突破，小試牛刀即時突破，小試牛刀)2(2019年高考天津理綜卷年高考天津理綜卷)探測器繞月球做探測器繞月球做勻速圓周運動，變軌后在周期較小的軌道上勻速圓周運動，變軌后在周期較小的軌道上仍做勻速圓周運動，則變軌后與變軌前相比仍做勻速圓周運動，則變軌后與變軌前相比()A軌道半徑變小軌

6、道半徑變小 B向心加速度變小向心加速度變小C線速度變小線速度變小 D角速度變小角速度變小課堂互動講練課堂互動講練 (2019年南京高一檢測年南京高一檢測)在某行星上，宇在某行星上，宇航員用彈簧秤稱得質(zhì)量為航員用彈簧秤稱得質(zhì)量為m的砝碼重力為的砝碼重力為F，乘宇宙飛船在靠近該星球表面空間飛行，乘宇宙飛船在靠近該星球表面空間飛行，測得其環(huán)繞周期為測得其環(huán)繞周期為T，根據(jù)這些數(shù)據(jù)求該星，根據(jù)這些數(shù)據(jù)求該星球的質(zhì)量球的質(zhì)量天體質(zhì)量的估算天體質(zhì)量的估算例例1【思路點撥】解答該題應(yīng)明確兩個關(guān)系：【思路點撥】解答該題應(yīng)明確兩個關(guān)系：(1)在行星表面物體的重力等于星球?qū)λ脑谛行潜砻嫖矬w的重力等于星球?qū)λ娜f

7、有引力萬有引力(2)在行星表面附近飛船飛行的向心力由萬在行星表面附近飛船飛行的向心力由萬有引力提供有引力提供變式訓(xùn)練變式訓(xùn)練1(2019年合肥高一檢測年合肥高一檢測)如果我們?nèi)绻覀兡軠y出月球表面的加速度能測出月球表面的加速度g，月球的半徑，月球的半徑R和月球繞地球運轉(zhuǎn)的周期和月球繞地球運轉(zhuǎn)的周期T，就能根據(jù)萬有，就能根據(jù)萬有引力定律引力定律“稱量月球的質(zhì)量了已知引力稱量月球的質(zhì)量了已知引力常量常量G，用，用M表示月球的質(zhì)量，關(guān)于月球質(zhì)表示月球的質(zhì)量，關(guān)于月球質(zhì)量，下列各式正確的是量，下列各式正確的是() 假設(shè)在半徑為假設(shè)在半徑為R的某天體上發(fā)射一顆該的某天體上發(fā)射一顆該天體的衛(wèi)星，若它貼近天

8、體的表面做勻速圓天體的衛(wèi)星，若它貼近天體的表面做勻速圓周運動的周期為周運動的周期為T1，已知引力常量為，已知引力常量為G，則，則該天體的密度是多少？若這顆衛(wèi)星距該天體該天體的密度是多少？若這顆衛(wèi)星距該天體表面的高度為表面的高度為h，測得在該處做圓周運動的，測得在該處做圓周運動的周期為周期為T2，則該天體的密度又是多少？，則該天體的密度又是多少？天體密度的估算天體密度的估算例例2變式訓(xùn)練變式訓(xùn)練2如果在一個星球上，宇航員為如果在一個星球上，宇航員為了估測星球的平均密度，設(shè)計了一個簡單的了估測星球的平均密度，設(shè)計了一個簡單的實驗：他先利用手表，記下一晝夜的時間實驗：他先利用手表，記下一晝夜的時間T

9、；然后，用彈簧秤測一個砝碼的重力，發(fā)現(xiàn)；然后，用彈簧秤測一個砝碼的重力，發(fā)現(xiàn)在赤道上的重力為兩極的在赤道上的重力為兩極的90%.試寫出該星試寫出該星球平均密度的估算表達(dá)式球平均密度的估算表達(dá)式解析：設(shè)星球的質(zhì)量為解析：設(shè)星球的質(zhì)量為M，半徑為，半徑為R，表，表面重力加速度為面重力加速度為g，平均密度為，平均密度為，砝碼的，砝碼的質(zhì)量為質(zhì)量為m.砝碼在赤道上失重砝碼在赤道上失重190%10%，表明，表明在赤道上隨星球自轉(zhuǎn)做圓周運動的向心力為在赤道上隨星球自轉(zhuǎn)做圓周運動的向心力為FnG0.1mg，而一晝夜的時間，而一晝夜的時間T就是星就是星球的自轉(zhuǎn)周期根據(jù)牛頓第二定律，有球的自轉(zhuǎn)周期根據(jù)牛頓第二定

10、律，有 天文學(xué)家將相距較近、僅在彼此的引天文學(xué)家將相距較近、僅在彼此的引力作用下運行的兩顆恒星稱為雙星雙星系力作用下運行的兩顆恒星稱為雙星雙星系統(tǒng)在銀河系中很普遍利用雙星系統(tǒng)中兩顆統(tǒng)在銀河系中很普遍利用雙星系統(tǒng)中兩顆恒星的運動特征可推算出它們的總質(zhì)量已恒星的運動特征可推算出它們的總質(zhì)量已知某雙星系統(tǒng)中兩顆恒星圍繞它們連線上的知某雙星系統(tǒng)中兩顆恒星圍繞它們連線上的某一固定點分別做勻速圓周運動，周期均為某一固定點分別做勻速圓周運動，周期均為T，兩顆恒星之間的距離為，兩顆恒星之間的距離為r，試推算這個雙，試推算這個雙星系統(tǒng)的總質(zhì)量星系統(tǒng)的總質(zhì)量(萬有引力常量為萬有引力常量為G)例例3“雙星問題的求解

11、雙星問題的求解【思路點撥】雙星在他們的引力作用下【思路點撥】雙星在他們的引力作用下做圓周運動，周期和角速度相同，都是由萬做圓周運動，周期和角速度相同，都是由萬有引力提供向心力有引力提供向心力【精講精析】設(shè)兩顆恒星的質(zhì)量分別為【精講精析】設(shè)兩顆恒星的質(zhì)量分別為m1、m2，做圓周運動的半徑分別為，做圓周運動的半徑分別為r1、r2.根據(jù)題意有根據(jù)題意有r1r2r根據(jù)萬有引力定律和牛頓定律，有根據(jù)萬有引力定律和牛頓定律，有【名師歸納】對于雙星問題要注意：【名師歸納】對于雙星問題要注意：(1)兩星所需的向心力由兩星球間萬有引力兩星所需的向心力由兩星球間萬有引力提供，兩星球做圓周運動的向心力大小相等提供，

12、兩星球做圓周運動的向心力大小相等(2)雙星具有共同的角速度、周期雙星具有共同的角速度、周期(3)雙星始終與它們共同的圓心在同一條直雙星始終與它們共同的圓心在同一條直線上線上變式訓(xùn)練變式訓(xùn)練3(2019年高考重慶理綜卷年高考重慶理綜卷)月球與月球與地球質(zhì)量之比約為地球質(zhì)量之比約為1 80.有研究者認(rèn)為月球有研究者認(rèn)為月球和地球可視為一個由兩質(zhì)點構(gòu)成的雙星系統(tǒng)和地球可視為一個由兩質(zhì)點構(gòu)成的雙星系統(tǒng)，它們都圍繞月地連線上某點，它們都圍繞月地連線上某點O做勻速圓周做勻速圓周運動據(jù)此觀點，可知月球與地球繞運動據(jù)此觀點，可知月球與地球繞O點運點運動的線速度大小之比約為動的線速度大小之比約為()A1 6400 B1 80C80 1 D6400 1解析：選解析：選C.月球與地球做勻速圓周運動的月球與地球做勻速圓周運動的圓心在兩質(zhì)點的連線上，所以它們的角