第3節(jié)　萬有引力理論的成就 教學(xué)課件

物理第七章萬有引力與宇宙航行第3節(jié)萬有引力理論的成就01必備知識(shí)素養(yǎng)奠基02關(guān)鍵能力素養(yǎng)形成03分層演練素養(yǎng)達(dá)標(biāo)[學(xué)習(xí)目標(biāo)]1．了解萬有引力定律在天文學(xué)上的應(yīng)用．2．會(huì)用萬有引力定律計(jì)算天體的質(zhì)量和密度．3．掌握綜合運(yùn)用萬有引力定律和圓周運(yùn)動(dòng)知識(shí)分析具體問題的方法．地球?qū)ξ矬w的萬有引力[想一想]1．卡文迪什在實(shí)驗(yàn)室測(cè)出了引力常量G的值，他稱自己是“可以稱量地球質(zhì)量的人”．(1)他“稱量”的依據(jù)是什么？(2)若已知地球表面重力加速度g，地球半徑R，求地球的質(zhì)量和密度．2．行星質(zhì)量的計(jì)算：同理，若已知衛(wèi)星繞行星運(yùn)動(dòng)的周期T和衛(wèi)星與行星之間的距離r，可計(jì)算行星的質(zhì)量M，公式是M＝_______．[想一想]2．已知太陽與地球間的平均距離約為1.5×1011m，你能估算太陽的質(zhì)量嗎？換用其他行星的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行估算，結(jié)果會(huì)相近嗎？為什么？知識(shí)點(diǎn)3發(fā)現(xiàn)未知天體、預(yù)言哈雷彗星回歸1．“筆尖下發(fā)現(xiàn)的行星”是指_______．2．海王星的發(fā)現(xiàn)和______________的“按時(shí)回歸”確立了萬有引力定律的地位．海王星哈雷彗星[判一判](1)地球表面的物體的重力必然等于地球?qū)λ娜f有引力．(

)(2)若只知道某行星的自轉(zhuǎn)周期和行星繞太陽做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑，則可以求出太陽的質(zhì)量．(

)(3)牛頓被稱作第一個(gè)稱出地球質(zhì)量的人．(

)(4)已知地球繞太陽轉(zhuǎn)動(dòng)的周期和軌道半徑，可以求出地球的質(zhì)量．(

)(5)海王星是依據(jù)萬有引力定律計(jì)算的軌道而發(fā)現(xiàn)的．(

)√××××1．(物理學(xué)史)(多選)許多科學(xué)家在物理學(xué)的發(fā)展過程中作出了重要貢獻(xiàn)，下列敘述符合事實(shí)的是(

)A．開普勒首先指出了行星繞太陽運(yùn)動(dòng)的軌道不是圓，而是橢圓B．海王星是人們根據(jù)萬有引力定律計(jì)算出其軌道后才發(fā)現(xiàn)的，被稱為“筆尖下發(fā)現(xiàn)的行星”C．開普勒總結(jié)出了行星運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律D．卡文迪什第一次在實(shí)驗(yàn)室里測(cè)出了引力常量√√√解析：開普勒對(duì)天體圓周運(yùn)動(dòng)提出質(zhì)疑，指出了行星繞太陽運(yùn)動(dòng)的軌道不是圓，而是橢圓，故A正確；當(dāng)初發(fā)現(xiàn)天王星后，人們發(fā)現(xiàn)天王星的實(shí)際軌道和按照理論計(jì)算的總是不符合．所以人們懷疑在天王星的軌道外有一顆未知的大行星存在，它的引力干擾了天王星的運(yùn)行．于是人們先計(jì)算了這顆行星應(yīng)該在的位置，然后去那里尋找，果然發(fā)現(xiàn)了這顆行星，所以叫它“筆尖下發(fā)現(xiàn)的行星”，故B正確；發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律的是牛頓，不是開普勒，故C錯(cuò)誤；卡文迪什第一次在實(shí)驗(yàn)室里用扭秤實(shí)驗(yàn)測(cè)出了引力常量G，故D正確．√√4．(不同軌道運(yùn)行參量的比較)木星至少有16顆衛(wèi)星，1610年1月7日伽利略用望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)了其中的4顆．這4顆衛(wèi)星被命名為木衛(wèi)1、木衛(wèi)2、木衛(wèi)3和木衛(wèi)4.他的這個(gè)發(fā)現(xiàn)對(duì)于打破“地心說”提供了重要的依據(jù)．若將木衛(wèi)1、木衛(wèi)2繞木星的運(yùn)動(dòng)看作勻速圓周運(yùn)動(dòng)，已知木衛(wèi)2的軌道半徑大于木衛(wèi)1的軌道半徑，則它們繞木星運(yùn)行時(shí)(

)A．木衛(wèi)2的周期大于木衛(wèi)1的周期B．木衛(wèi)2的線速度大于木衛(wèi)1的線速度C．木衛(wèi)2的角速度大于木衛(wèi)1的角速度D．木衛(wèi)2的向心加速度大于木衛(wèi)1的向心加速度√探究一萬有引力與重力的關(guān)系【情景導(dǎo)入】假如某個(gè)人在環(huán)球旅行，可能到達(dá)地球的任何地點(diǎn)，如果把地球看成標(biāo)準(zhǔn)的球體，那么該人分別位于赤道上某點(diǎn)、北半球的某點(diǎn)、南半球的某點(diǎn)、北極點(diǎn)、南極點(diǎn)等不同地點(diǎn)時(shí)．(1)該人所受的萬有引力有什么關(guān)系？(2)該人所受的重力有什么關(guān)系？提示：(1)在各地點(diǎn)所受的萬有引力大小相等，方向沿對(duì)應(yīng)的地球半徑指向地心．(2)由于地球自轉(zhuǎn)的影響，該人在各地點(diǎn)所受的重力大小不一定相等，方向也不一定指向地心．[答案]

(1)222.2N

(2)3.375m√探究二天體質(zhì)量和密度的計(jì)算【情景導(dǎo)入】太陽是一個(gè)火熱的球體，如果不知道太陽表面的重力加速度，那么如何計(jì)算太陽的質(zhì)量？√√√√√[針對(duì)訓(xùn)練3]航天員在地球表面以一定初速度豎直向上拋出一小球，經(jīng)過時(shí)間t小球落回原處；若他在某星球表面以相同的初速度豎直上拋同一小球，需經(jīng)過時(shí)間2t小球落回原處．(地球表面重力加速度g取10m/s2，空氣阻力不計(jì))(1)求該星球表面附近的重力加速度g′.(2)已知該星球的半徑與地球半徑之比為R1∶R2＝1∶4，求該星球的質(zhì)量與地球質(zhì)量之比M1∶M2.探究三天體運(yùn)動(dòng)規(guī)律的分析【情景導(dǎo)入】如圖所示，太陽系的行星在圍繞太陽運(yùn)動(dòng)．

(1)地球、火星等行星繞太陽的運(yùn)動(dòng)遵守什么規(guī)律？(2)如何比較地球、火星等行星繞太陽運(yùn)動(dòng)的線速度、角速度、周期及向心加速度等各量的大小關(guān)系？1．基本思路一般行星或衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)可看作勻速圓周運(yùn)動(dòng)，所需要的向心力都由中心天體對(duì)它的萬有引力提供，即F向＝F萬．√【例5】如圖所示，在火星與木星軌道之間有一小行星帶．假設(shè)該帶中的小行星只受到太陽的引力，并繞太陽做勻速圓周運(yùn)動(dòng)．下列說法正確的是(

)

A．太陽對(duì)各小行星的引力相同B．各小行星繞太陽運(yùn)動(dòng)的周期均小于一年C．小行星帶內(nèi)側(cè)小行星的向心加速度值大于外側(cè)小行星的向心加速度值D．小行星帶內(nèi)各小行星圓周運(yùn)動(dòng)的線速度值大于地球公轉(zhuǎn)的線速度值√[針對(duì)訓(xùn)練4]

(多選)如圖所示，a、b、c是地球大氣層外圈圓形軌道上運(yùn)動(dòng)的三顆衛(wèi)星，a和b質(zhì)量相等，且小于c的質(zhì)量，則(

)A．b所需向心力最小B．b、c的周期相同且