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回顧1：萬有引力定律的內容是什么

自然界中任何兩個物體都是相互吸引的，引力的大小跟物體質量的乘積成正比，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

公式適用于兩質點之間

“r”是指兩質點中心之間的距離；當質點是兩均質球體時，r是指兩球體球心之間的距離。一、“稱量地球的質量”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出的引力常量G.

那么卡文迪許該如何“稱量地球的質量”呢？

不考慮地球自轉的影響（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、計算天體的質量解：萬有引力充當向心力

F引=Fn

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

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年英國人亞當斯和法國天文學家勒維耶各自獨立用萬有引力定律計算發(fā)現(xiàn)了“海王星”（第8個行星）。四、衛(wèi)星的公轉速度mMV=?r半徑越大，環(huán)繞速度越小問題：質量為m的人造衛(wèi)星，繞質量為M的地球作半徑為r的勻速圓周運動，衛(wèi)星的線速度有V多大？你能得出什么結論？解:F引=Fn小大小小小例、對于繞地球作勻速圓周運動的幾個衛(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、假如一做圓周運動的人造地球衛(wèi)星的軌道半徑r增大到原來的2倍，仍做圓周運動，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——導致——V變、ω變2、兩顆人造地球衛(wèi)星質量之比m1∶m2=1∶2,軌道半徑之比r1∶r2=1∶2，下列有關數(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，那么他用一個彈簧秤和一個已知質量的砝碼，能否測出月球的質量？應該怎樣測定？(已知引力常量為G）在月球上，砝碼的重力近似等于月球對它的萬有引力解得:

例:在天體運動中，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動才不至于由于萬有引力而吸在一起。已知兩恒星的質量分別為M1和M2兩恒星距離為L。求：(1)兩恒星轉動中心的位置；(2)轉動的角速度。分析：如圖所示，兩顆恒星分別以轉動中心O作勻速圓周運動，角速度ω相同，設M1的轉動半徑為r1，M2的轉動半徑為r2=L-r1；它們之間的萬有引力是各自的向心力。（1）對M1，有對M2，有故M1ω2r1=M2ω2(L-r1)（2）將r1值代入式①（1）對M1，有對M2，有9.(16分)宇宙中存在一些離其它恒星較遠的、由質量相等的三顆星組成的三星系統(tǒng),通?？珊雎云渌求w對它們的引力作用。已觀測到穩(wěn)定的三星系統(tǒng)存在兩種基本的構成形式：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的圓軌道上運行；另一種形式是三顆星位于等邊三角形的三個頂點上,并沿外接于等邊三角形的圓形軌道運行。設每個星體的質量均為m。（1）試求第一種形式下，星體運動的線速度和周期。（2）假設兩種形式星體的運動周期相同，第二種形式下星體之間的距離應為多少？17解:

（1）對于第一種運動情況，以某個星體為研究對象，根據(jù)牛頓定律和萬有引力定律有：RF1F2運動星體的線速度：周期