7.3+萬有引力理論的成就+課件【知識精講精研】高一下學期物理人教版（2019）必修第二冊

3萬有引力理論的成就第七章萬有引力與宇宙航行導入新課問題：有誰知道海王星是怎樣被發(fā)現(xiàn)的，為什么被稱為“筆尖下發(fā)現(xiàn)的行星”？交流討論一、稱量地球的質(zhì)量問題1：阿基米德在研究杠桿原理后，曾經(jīng)說過一句什么名言？

“給我一個支點，我可以撬動球。”問題3：那又是誰稱量了地球的質(zhì)量呢?問題2：那給我們一個杠桿(天平)是否就可以稱量地球的質(zhì)量了呢？答案是否定的.卡文迪什一、稱量地球的質(zhì)量問題4：忽略地球自轉時，可以認為重力在數(shù)值上就等于地球?qū)ξ矬w的萬有引力，已知g為地球表面重力加速度，R為地球半徑，你能根據(jù)一些常量計算地球的質(zhì)量嗎？

其中g、R在卡文迪什之前已經(jīng)知道，而卡文迪什測出G后，就意味著我們也測出了地球的質(zhì)量?？ㄎ牡鲜舶阉约旱膶嶒炚f成是“稱量地球的重量”是不無道理的。問題5：卡文迪什為什么把自己的實驗說成是“稱量了地球的重量”？一、稱量地球的質(zhì)量問題6.已知地球表面的重力加速度g和地球半徑R，求地球的平均密度？一、稱量地球的質(zhì)量問題7.已知地球質(zhì)量和半徑，推導地球表面重力加速度表達式？地球表面的重力加速度g由地球質(zhì)量和地球半徑R決定。問題8.其他星球表面的重力加速度如何計算？g星球表面重力加速度M星球質(zhì)量R星球球體半徑梳理深化一、稱量地球的質(zhì)量1.忽略地球自轉時，認為重力等于地球?qū)ξ矬w的萬有引力2.星球表面重力加速度的計算方法一、稱量地球的質(zhì)量【拓展】

通過萬有引力定律稱量地球的質(zhì)量，這不能不說是一個奇跡。

就連一個外行人、著名文學家馬克·吐溫滿懷激情地說：

“科學真是迷人。根據(jù)零星的事實，增添一點猜想，竟能贏得那么多收獲！”

這話雖然出自一位外行人之口，卻道出了科學發(fā)現(xiàn)的精髓。鞏固提升一、稱量地球的質(zhì)量例1“嫦娥四號”探測器已于2019年1月3日在月球背面安全著陸，開展月表形貌與地質(zhì)構造調(diào)查等科學探測。已知月球半徑為R0，月球表面處重力加速度為g0，地球和月球的半徑之比為，表面重力加速度之比為

，則地球和月球的密度之比為（）A. B.

C.4

D.6B一、稱量地球的質(zhì)量【解析】星球表面附近，重力和萬有引力相等，則有

解得星球的質(zhì)量地球和月球的密度之比星球的密度練習1.航天員王亞平在“天宮一號”飛船內(nèi)進行了我國首次太空授課，演示了一些完全失重狀態(tài)下的物理現(xiàn)象。若飛船質(zhì)量為m，距地面高度為h，地球質(zhì)量為M，半徑為R，引力常量為G，則飛船所在處的重力加速度大小為（

）

A.0

B.

C.

D.一、稱量地球的質(zhì)量B交流討論二、天體的質(zhì)量及計算地球做圓周運動的向心力是由太陽對地球的萬有引力來提供的2.地球做圓周運動的向心力是由什么力來提供的？1.地球?qū)嶋H軌道是什么形狀？為了解決問題的方便，我們通?？梢哉J為地球在繞太陽怎樣的軌道做什么運動？橢圓軌道圓軌道4.應用萬有引力可算出地球的質(zhì)量，能否算出太陽的質(zhì)量呢?3.地球與月球間的力、地球與太陽間的力、太陽與行星間的力是否是同種性質(zhì)的力？同種性質(zhì)的力——萬有引力能二、天體的質(zhì)量及計算地球作圓周運動的向心力是由太陽對地球的萬有引力來提供的地球公轉角速度不能直接測出，但我們知道地球公轉的周期T。二、天體的質(zhì)量及計算該表達式與地球（環(huán)行天體）質(zhì)量m沒有關系,也可計算其他中心天體質(zhì)量二、天體的質(zhì)量及計算如果已知太陽的球體半徑為R，計算一下太陽的平均密度？二、天體的質(zhì)量及計算梳理深化1.計算中心天體的質(zhì)量及密度。M：中心天體質(zhì)量，r：環(huán)繞天體的軌道半徑，T：周期，注：與環(huán)繞天體質(zhì)量無關二、天體的質(zhì)量及計算鞏固提升例2.月球繞地球運行的周期T=27.3天，月球與地球的平均距離r=3.84×108m，計算地球的質(zhì)量。解析：M地=5.98×1024kg二、天體的質(zhì)量及計算練習2：人造衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動的線速度大小為v，軌道半徑為r，已知引力常量為G，根據(jù)萬有引力定律，可算出地球的質(zhì)量為（

）

A.B.C.D.A二、天體的質(zhì)量及計算練習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。若它貼近該天體的表面做勻速圓周運動的周期為T1，已知萬有引力常量為G。(1)則該天體的密度是多少？(2)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動的周期為T2，則該天體的密度又是多少？二、天體的質(zhì)量及計算天體的體積為:故該天體的密度為：(1)設衛(wèi)星質(zhì)量為m，天體質(zhì)量為M，衛(wèi)星貼近天體表面運動時二、天體的質(zhì)量及計算(2)衛(wèi)星距天體表面為h時，忽略自轉有二、天體的質(zhì)量及計算交流討論三、發(fā)現(xiàn)未知天體預見并發(fā)現(xiàn)未知行星,是萬有引力理論威力和價值的最生動例證.在1781年發(fā)現(xiàn)的第七個行星—天王星的運動軌道，總是同根據(jù)萬有引力定律計算出來的有一定偏離.當時有人預測，肯定在其軌道外還有一顆未發(fā)現(xiàn)的新星,這就是后來發(fā)現(xiàn)的第八大行星—海王星.海王星的實際軌道由英國劍橋大學的學生亞當斯和法國年輕的天文愛好者勒維耶根據(jù)天王星的觀測資料各自獨立地利用萬有引力定律計算出來的.海王星1.海王星是怎樣發(fā)現(xiàn)的？三、發(fā)現(xiàn)未知天體英國的亞當斯和法國的勒維耶三、發(fā)現(xiàn)未知天體1846年9月23日晚,由德國的伽勒在柏林天文臺用望遠鏡在勒維耶預言的位置附近發(fā)現(xiàn)了這顆行星——海王星柏林天文臺人們稱海王星為“筆尖下發(fā)現(xiàn)的行星”。2.冥王星是怎樣發(fā)現(xiàn)的？三、發(fā)現(xiàn)未知天體

海王星發(fā)現(xiàn)之后，人們發(fā)現(xiàn)它的軌道也與理論計算的不一致。于是幾位學者用亞當斯和勒維耶的方法預言另一顆新行星的存在．

在預言提出之后，1930年，湯博發(fā)現(xiàn)了太陽系的后來曾被稱為第九大行星的冥王星.美國宇航局（NASA）提供的冥王星（上者）與它的衛(wèi)星的畫面梳理深化1.天王星的運動實際軌道與根據(jù)萬有引力定律計算出來的軌道有偏差，根據(jù)計算在天王星的外側有顆行星，并預測了該行星的位置，最終在該位置觀測到了這顆行星，命名為海王星。三、發(fā)現(xiàn)未知天體2.海王星發(fā)現(xiàn)之后，人們發(fā)現(xiàn)它的軌道也與理論計算的不一致，預言并發(fā)現(xiàn)了冥王星。3.海王星的發(fā)現(xiàn)和1705年英國天文學家哈雷根據(jù)萬有引力定律正確預言了哈雷彗星的回歸最終確立了萬有引力定律的地位，也成為科學史上的美談。鞏固提升例3.下列說法正確的是（）A.海王星是人們直接應用萬有引力定律計算出軌道而發(fā)現(xiàn)的B.天王星是人們依據(jù)萬有引力定律計算出軌道而發(fā)現(xiàn)的C.海王星是人們經(jīng)過長期的太空觀測而發(fā)現(xiàn)的D.天王星的運動軌道與由萬有引力定律計算的軌道存在偏差，其原因是天王星受到軌道外的行星的引力作用，由此人們發(fā)現(xiàn)了海王星D

三、發(fā)現(xiàn)未知天體練習3.（多選）下列說法正確的是（）A.海王星、冥王星的發(fā)現(xiàn)表明了萬有引力理論在太陽系內(nèi)的正確性B.科學家在觀測雙星系統(tǒng)