萬有引力定律的應(yīng)用 課件【 核心精講+備課精研+高效課堂 】高一下學(xué)期物理滬科版（2020）必修第二冊

第三節(jié)萬有引力定律的應(yīng)用課堂活動：一、“稱量”天體的質(zhì)量典型例題1：卡文迪什在實驗室測出了引力常量G的數(shù)值，他把自己的實驗說成是“稱量地球質(zhì)量的實驗”。（1）利用萬有引力定律“稱量”地球質(zhì)量時，應(yīng)該選擇哪個物體為研究對象？運用哪些物理規(guī)律？需要忽略的次要因素是什么？萬有引力定律的應(yīng)用第三節(jié)選地面上的物體作為研究對象運用萬有引力定律以及“物體重力等于地球?qū)λ娜f有引力”忽略地球自轉(zhuǎn)的這個次要因素課堂活動：一、“稱量”天體的質(zhì)量典型例題1：卡文迪什在實驗室測出了引力常量G的數(shù)值，他把自己的實驗說成是“稱量地球質(zhì)量的實驗”。（2）已知地球表面重力加速度g、地球半徑r地、引力常量G，如何“稱量”地球質(zhì)量？萬有引力定律的應(yīng)用第三節(jié)課堂活動：一、“稱量”天體的質(zhì)量典型例題2：為了研究太陽系內(nèi)各行星繞太陽的勻速圓周運動，有時需要知道太陽質(zhì)量。（1）能否用“稱量”地球質(zhì)量的方法“稱量”太陽質(zhì)量？為什么？應(yīng)選哪個物體為研究對象？需要做怎樣的簡化處理？萬有引力定律的應(yīng)用第三節(jié)不能因為太陽是一個火熱的球體，無法知道其表面重力加速度選繞太陽運動的行星（地球）作為研究對象地球繞太陽公轉(zhuǎn)簡化為勻速圓周運動，太陽對地球的萬有引力提供地球公轉(zhuǎn)所需向心力課堂活動：一、“稱量”天體的質(zhì)量典型例題2：為了研究太陽系內(nèi)各行星繞太陽的勻速圓周運動，有時需要知道太陽質(zhì)量。（2）已知太陽中心與地球中心間的距離r、地球繞太陽公轉(zhuǎn)的周期為T、引力常量G，如何“稱量”太陽質(zhì)量？萬有引力定律的應(yīng)用第三節(jié)一、“稱量”地球和太陽的質(zhì)量1、“稱量”地球的質(zhì)量：利用地球表面的重力加速度g和地球半徑r地，由

，可得地球質(zhì)量2、“稱量”太陽的質(zhì)量：測出地球繞太陽做勻速圓周運動的軌道半徑r和周期T，由

，可得太陽質(zhì)量萬有引力定律的應(yīng)用第三節(jié)課堂活動：一、“稱量”天體的質(zhì)量典型例題3：如圖，“嫦娥三號”飛船的環(huán)月軌道可近似看成是圓軌道，觀察飛船在環(huán)月軌道上的運動，發(fā)現(xiàn)每經(jīng)過時間t通過的弧長為l，該弧長對應(yīng)的圓心角為θ弧度。已知引力常量為G，飛船質(zhì)量為m，求月球質(zhì)量m月。萬有引力定律的應(yīng)用第三節(jié)1682年出現(xiàn)1759年3月回歸萬有引力定律的應(yīng)用第三節(jié)二、萬有引力定律對天文學(xué)的貢獻(xiàn)1、英國天文學(xué)家哈雷運用萬有引力定律反復(fù)推算，大膽預(yù)言某顆彗星的周期約為76年。萬有引力定律的應(yīng)用第三節(jié)二、萬有引力定律對天文學(xué)的貢獻(xiàn)2、海王星被人們稱為“筆尖下發(fā)現(xiàn)的行星”，它的發(fā)現(xiàn)過程充分顯示了理論對于實踐的巨大指導(dǎo)作用，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。發(fā)現(xiàn)問題大膽猜想理論推導(dǎo)實踐檢驗天王星軌道與計算結(jié)果偏離各種推測亞當(dāng)斯、勒維耶計算新行星的軌道加勒在預(yù)言位置觀察到海王星課堂活動：二、宇宙速度與人造地球衛(wèi)星典型例題4：牛頓設(shè)想：把物體從高山上水平拋出，速度一次比一次大，落地點也就一次比一次遠(yuǎn)；如果速度足夠大，物體就不再落回地面，它將繞地球運動，成為人造地球衛(wèi)星。（1）已知地球質(zhì)量為5.97×1024kg，地球半徑為6.37×106m，地球表面的重力加速度為9.8m/s2，引力常量G＝6.67×10﹣11N·m2/kg2，則需要多大速度才能使物體成為一顆繞地球做勻速圓周運動的人造衛(wèi)星？萬有引力定律的應(yīng)用第三節(jié)第一宇宙速度課堂活動：二、宇宙速度與人造地球衛(wèi)星典型例題4：（2）如圖，衛(wèi)星進(jìn)入運行軌道后繞地球做圓周運動的線速度稱為環(huán)繞速度，分析比較環(huán)繞速度與第一宇宙速度的大小關(guān)系。萬有引力定律的應(yīng)用第三節(jié)圖中的衛(wèi)星軌道半徑r大于近地衛(wèi)星軌道半徑r地，則環(huán)繞速度小于第一宇宙速度所以：第一宇宙速度是衛(wèi)星的最大環(huán)繞速度！三、宇宙速度與人造地球衛(wèi)星1、物體在地面附近繞地球做勻速圓周運動的速度，叫做第一宇宙速度。若以第一宇宙速度水平拋出蘋果，蘋果將不再落回地面，而成為地球的“人造衛(wèi)星”。第一宇宙速度數(shù)值為7.9km/s。2、如果初速度超過11.2km/s，衛(wèi)星就能完全擺脫地球引力的束縛，成為圍繞太陽運行的“人造衛(wèi)星”。將這一速度叫做第二宇宙速度。3、若要擺脫太陽引力的束縛，飛到太陽系以外的宇宙空間去，發(fā)射衛(wèi)星的初速度必須達(dá)到16.7km/s，這個速度叫做第三宇宙速度。萬有引力定律的應(yīng)用第三節(jié)課堂活動：二、宇宙速度與人造地球衛(wèi)星典型例題5：如圖，圍繞地球運行有各種形態(tài)各異、大小不同、高低不同的人造地球衛(wèi)星。（1）質(zhì)量為m的衛(wèi)星繞地球m地運行時，它的向心加速度a、線速度v、角速度ω、周期T與它的軌道半徑r滿足什么規(guī)律？萬有引力定律的應(yīng)用第三節(jié)衛(wèi)星離地心越遠(yuǎn)，a越小，v越小，ω越小，T越大萬有引力定律的應(yīng)用第三節(jié)轉(zhuǎn)動方向一定：與地球自轉(zhuǎn)方向相同軌道平面一定：軌道平面和赤道平面重合，所有同步衛(wèi)星都在赤道正上方周期T一定：與地球自轉(zhuǎn)周期相同，T＝24h＝86400s角速度ω一定：與地球自轉(zhuǎn)角速度相同課堂活動：二、宇宙速度與人造地球衛(wèi)星典型例題5：（2）相對于地面靜止且與地球自轉(zhuǎn)具有相同周期的衛(wèi)星稱為地球同步衛(wèi)星，它具有什么特點？計算地球同步衛(wèi)星的離地高度h以及環(huán)繞線速度大小v。地球半徑r地=6.37×106m，地球質(zhì)量m地=5.97×1024kg教材：問題與思考1．已知月球半徑為1.7×106m，質(zhì)量為7.3×1022kg，則月球表面的重力加速度為多大？猜想并描述登月航天員在月球表面的行動會是怎樣的情形。萬有引力定律的應(yīng)用第三節(jié)由于月球表面重力加速度約為地球表面重力加速度的1/6，所以航天員在月球上重力約為地球上重力的1/6。若航天員在月球表面按地球上的習(xí)慣行走，會有飄浮感，不容易掌握平衡，一不小心就會跌倒。教材：問題與思考2．已知海王星以近似圓軌道繞太陽運行，半徑為4.50×1012m。已知太陽質(zhì)量為1.9