人教版高中物理必修2第六章 萬有引力與航天4. 萬有引力理論的成就 課件(4).pptx

1、4.萬有引力理論的成就,1.了解地球表面物體的萬有引力兩個分力的大小關系,計算地球質(zhì)量。 2.知道行星繞恒星運動、衛(wèi)星繞行星運動的共同點:萬有引力作為行星、衛(wèi)星圓周運動的向心力;會用萬有引力定律計算天體的質(zhì)量。 3.了解萬有引力定律在天文學上的重要應用。,一,二,一,二,若已知月球繞地球轉(zhuǎn)動的周期T和半徑r,由此求出的天體的質(zhì)量是月球的還是地球的? 提示:地球。,一,二,二、發(fā)現(xiàn)未知天體 1.已發(fā)現(xiàn)天體的軌道計算: 18世紀,人們觀測到太陽系第七顆行星天王星的軌道和用 萬有引力定律計算出來的軌道有一些偏差。 2.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有發(fā)現(xiàn)的未知天體的軌道,如海王

2、星、冥王星就是這樣發(fā)現(xiàn)的。 3.繼續(xù)推算其他的未知天體: 海王星和冥王星的軌道與計算結(jié)果有偏差,因此人們猜測在冥王星外還有未發(fā)現(xiàn)的大天體。,一,二,三,一、萬有引力定律的應用總結(jié),一,二,三,溫馨提示根據(jù)萬有引力定律只能計算被環(huán)繞的中心天體的質(zhì)量。,一,二,三,二、計算中心天體質(zhì)量的方法(以地球為例),一,二,三,一,二,三,溫馨提示(1)計算天體的質(zhì)量的方法不僅適用于地球,也適用于其他任何星體。注意方法的拓展應用。明確計算出的是中心天體的質(zhì)量。 (2)要注意R、r的區(qū)分。R指中心天體的半徑,r指行星或衛(wèi)星的軌道半徑。若繞近地軌道運行,則有R=r。,一,二,三,一,二,三,2.根據(jù)研究問題的實

3、際情況,還可以利用物體在地球(天體)表面時受到的引力等于物體的重力,即 式中的R為地球(天體)的半徑,g為地球(天體)表面物體的重力加速度。 由上式可以得到GM=gR2 由于G和M(地球質(zhì)量)這兩個參數(shù)往往不易記住,而g和R容易記住。所以粗略計算時,一般都采用上述代換(黃金代換),這就避開了引力常量G值和地球(天體)的質(zhì)量M值,方便多了。 3.另外值得注意的是,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)繞天體的質(zhì)量在方程式中被消掉了。 4.應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365天,自轉(zhuǎn)一周是24小時,其表面的重力加速度約為9.8

4、m/s2等。,類型一,類型二,類型三,【例題1】 我國于2016年9月15日發(fā)射了天宮二號空間實驗室,2016年10月17日發(fā)射了神舟十一號飛船,并在10月19日神舟十一號與天宮二號實現(xiàn)對接。某同學得知上述消息后,畫出天宮二號和神舟十一號繞地球做勻速圓周運動的假想圖如圖所示,虛線為各自的軌道。由此假想圖,可以判定() A.天宮二號的運行速率小于神舟十一號的運行速率 B.天宮二號的周期小于神舟十一號的周期 C.天宮二號的向心加速度大于神舟十一號的向心加速度 D.天宮二號的角速度大于神舟十一號的角速度,類型一,類型二,類型三,類型一,類型二,類型三,題后反思解決該類問題要緊扣兩個關鍵:一是緊扣一個

5、物理模型,就是將天體(或衛(wèi)星)的運動看成是勻速圓周運動;二是緊扣一個物體做圓周運動的動力學特征,即天體(或衛(wèi)星)的向心力由萬有引力提供。還要記住一個結(jié)論:在向心加速度、線速度、角速度和周期四個物理量中,只有周期的值隨著軌道半徑的變大而增大,其余的三個都隨軌道半徑的變大而減小。,類型一,類型二,類型三,【例題2】 我國月球探測計劃“嫦娥工程”將分三個階段實施,用十年左右的時間完成,這極大地提高了同學們對月球的關注程度。以下是某同學就有關月球的知識設計的兩個問題,現(xiàn)請你解答: (1)若已知地球半徑為R,地球表面的重力加速度為g,月球繞地球運動的周期為T,且把月球繞地球的運動近似看作是勻速圓周運動。

6、試求出月球繞地球運動的軌道半徑。 (2)若某位宇航員隨登月飛船登陸月球后,在月球表面某處以速度v0豎直向上拋出一個小球,經(jīng)過時間t,小球落回到拋出點。已知月球半徑為R,引力常量為G。試求出月球的質(zhì)量M。 點撥:月球繞地球運動時,萬有引力提供向心力。求月球的質(zhì)量時,應先根據(jù)豎直上拋運動的規(guī)律,求得月球表面的重力加速度,再根據(jù)物體在月球表面時受的萬有引力和重力相等求出月球的質(zhì)量。,類型一,類型二,類型三,類型一,類型二,類型三,類型一,類型二,類型三,【例題3】 假設在半徑為R的某天體上發(fā)射一顆該天體的衛(wèi)星,若它貼近天體的表面做勻速圓周運動的周期為T1。已知引力常量為G,則該天體的密度為多少?若這顆衛(wèi)星距該天體表面的高度為h,測得在該處做圓周運