2022-2023年人教版(2019)新教材高中物理必修2 第7章萬有引力與宇宙航行第3節(jié)萬有引力理論的成就課件

萬有引力理論的成就知識(shí)回顧1：萬有引力定律的內(nèi)容是什么

自然界中任何兩個(gè)物體都是相互吸引的，引力的大小跟物體質(zhì)量的乘積成正比，跟它們的距離的二次方成反比。2：萬有引力定律的適用條件是什么

公式適用于兩質(zhì)點(diǎn)之間

“r”是指兩質(zhì)點(diǎn)中心之間的距離；當(dāng)質(zhì)點(diǎn)是兩均質(zhì)球體時(shí)，r是指兩球體球心之間的距離。一、“稱量地球的質(zhì)量”已知：地球的半徑r、地球表面重力加速度g以及卡文迪許自己已測(cè)出的引力常量G.

那么卡文迪許該如何“稱量地球的質(zhì)量”呢？

不考慮地球自轉(zhuǎn)的影響（物體在地球的表面）R--------為地球的半徑g---------地球表面的重力加速度黃金代換：GM=gR2二、計(jì)算天體的質(zhì)量解：萬有引力充當(dāng)向心力

F引=Fn

已知：某行星繞轉(zhuǎn)太陽的公轉(zhuǎn)周期為T、軌道半徑為r，能不能由此求出太陽的質(zhì)量M？F引vF引=Fn若已知月球繞地球的公轉(zhuǎn)周期T和軌道半徑r，也可求出中心天體地球的質(zhì)量－－5.98×1024kg計(jì)算中心天體的密度：若是近地衛(wèi)星：r=Re三、發(fā)現(xiàn)未知天體背景：1781年由英國物理學(xué)家威廉．赫歇爾發(fā)現(xiàn)了天王星，但人們觀測(cè)到的天王星的運(yùn)行軌跡與萬有引力定律推測(cè)的結(jié)果有一些誤差……

2：1930年3月14日人們發(fā)現(xiàn)了從被稱為太陽系第9個(gè)行星—

冥王星3.1978年人們又發(fā)現(xiàn)了冥王星的衛(wèi)星——卡戎1：1845年英國人亞當(dāng)斯和法國天文學(xué)家勒維耶各自獨(dú)立用萬有引力定律計(jì)算發(fā)現(xiàn)了“海王星”（第8個(gè)行星）。四、衛(wèi)星的公轉(zhuǎn)速度mMV=?r半徑越大，環(huán)繞速度越小問題：質(zhì)量為m的人造衛(wèi)星，繞質(zhì)量為M的地球作半徑為r的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，衛(wèi)星的線速度有V多大？你能得出什么結(jié)論？解:F引=Fn小大小小小例、對(duì)于繞地球作勻速圓周運(yùn)動(dòng)的幾個(gè)衛(wèi)星，（1）離地面越高，向心力越（2）離地面越高，線速度越（3）離地面越高，周期越（4）離地面越高，角速度越（5）離地面越高，向心加速度越題22、假如一做圓周運(yùn)動(dòng)的人造地球衛(wèi)星的軌道半徑r增大到原來的2倍，仍做圓周運(yùn)動(dòng)，則A．根據(jù)公式F＝mV2/r，可知衛(wèi)星所需的向心力將減小到原來的1/2B．根據(jù)公式F＝mω2r，可知衛(wèi)星所需的向心力將增大到原來的2倍C．根據(jù)公式F＝GMm/r2，可知地球提供的向心力將減小到原來的1/4D．以上說法都不正確半徑r變——導(dǎo)致——V變、ω變2、兩顆人造地球衛(wèi)星質(zhì)量之比m1∶m2=1∶2,軌道半徑之比r1∶r2=1∶2，下列有關(guān)數(shù)據(jù)之比正確的是()A、周期之比T1∶T2=3∶1

B、線速度之比v1∶v2=2∶1C、向心力之比F1∶F2=1∶1

D、向心加速度之比a1∶a2=4∶11、人造地球衛(wèi)星的軌道半徑越大，則()A、速度越小，周期越小

B、速度越小，加速度越小C、加速度越小,周期越大

D、角速度越小,加速度越大BCD根據(jù)觀察，在土星外層有一個(gè)環(huán)，為了判斷環(huán)是土星的連續(xù)物還是小衛(wèi)星群?？蓽y(cè)出環(huán)中各層的線速度V與該層到土星中心的距離R之間的關(guān)系。下列判斷正確的是：A、若V與R成正比，則環(huán)為連續(xù)物；B、若V2與R成正比，則環(huán)為小衛(wèi)星群；C、若V與R成反比，則環(huán)為連續(xù)物；D、若V2與R成反比，則環(huán)為小衛(wèi)星群。AD例2、用宇宙飛船把宇航員送到月球上，如果他已知月球的半徑，那么他用一個(gè)彈簧秤和一個(gè)已知質(zhì)量的砝碼，能否測(cè)出月球的質(zhì)量？應(yīng)該怎樣測(cè)定？(已知引力常量為G）在月球上，砝碼的重力近似等于月球?qū)λ娜f有引力解得:

例:在天體運(yùn)動(dòng)中，把兩顆相距很近的恒星稱為雙星，這兩顆星必須各自以一定的速率繞某一中心轉(zhuǎn)動(dòng)才不至于由于萬有引力而吸在一起。已知兩恒星的質(zhì)量分別為M1和M2兩恒星距離為L。求：(1)兩恒星轉(zhuǎn)動(dòng)中心的位置；(2)轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度。分析：如圖所示，兩顆恒星分別以轉(zhuǎn)動(dòng)中心O作勻速圓周運(yùn)動(dòng)，角速度ω相同，設(shè)M1的轉(zhuǎn)動(dòng)半徑為r1，M2的轉(zhuǎn)動(dòng)半徑為r2=L-r1；它們之間的萬有引力是各自的向心力。（1）對(duì)M1，有對(duì)M2，有故M1ω2r1=M2ω2(L-r1)（2）將r1值代入式①（1）對(duì)M1，有對(duì)M2，有9.(16分)宇宙中存在一些離其它恒星較遠(yuǎn)的、由質(zhì)量相等的三顆星組成的三星系統(tǒng),通?？珊雎云渌求w對(duì)它們的引力作用。已觀測(cè)到穩(wěn)定的三星系統(tǒng)存在兩種基本的構(gòu)成形式：一種是三顆星位于同一直線上,兩顆星圍繞中央星在同一半徑為R的圓軌道上運(yùn)行；另一種形式是三顆星位于等邊三角形的三個(gè)頂點(diǎn)上,并沿外接于等邊三角形的圓形軌道運(yùn)行。設(shè)每個(gè)星體的質(zhì)量均為m。（1）試求第一種形式下，星體運(yùn)動(dòng)的線速度和周期。（2）假設(shè)兩種形式星體的運(yùn)動(dòng)周期相同，第二種形式下星體之間的距離應(yīng)為多少？17解:

（1）對(duì)于第一種運(yùn)動(dòng)情況，以某個(gè)星體為研究對(duì)象，根據(jù)牛頓定律和萬有引力定律有：RF1F2運(yùn)動(dòng)星體的線速度：周期