高一物理新人教版必修二学案 6.4 万有引力理论的成就

1、 6.4 万有引力理论的成就 学案（人教版必修 2）1若不考虑地球自转的影响，地面上质量为m 的物体所受的重力mg 等于_对物体的_，即mg_，式中m 是地球的质量，r 是地球的半径，也就是物体到地心的距离由此可得出地球的质量m_.2将行星绕太阳的运动近似看成_运动，行星做圆周运动的向心力由_提供，则有_，式中m 是_的质量，m 是_的质量，r 是_，也就是行星和太阳中心的距离，t 是_由此可得出太阳的质量为：_.3同样的道理，如果已知卫星绕行星运动的_和卫星与行星之间的_，也可以计算出行星的质量4太阳系中，观测行星的运动，可以计算_的质量；观测卫星的运动，可以计算_的质量518 世纪，人们发

2、现太阳系的第七个行星天王星的运动轨道有些古怪：根据_计算出的轨道与实际观测的结果总有一些偏差据此，人们推测，在天王星轨道的外面还有一颗未发现的行星，它对天王星的_使其轨道产生了偏离_和_确立了万有引力定律的地位6应用万有引力定律解决天体运动问题的两条思路是：(1)把天体(行星或卫星)的运动近似看成是_运动，向心力由它们之间的_提供，即f f ，可万向以用来计算天体的质量，讨论行星(或卫星)的线速度、角速度、周期等问题基本公式：4v2r2_m mr mr .2t2(2)地面及其附近物体的重力近似等于物体与地球间的_，即f gmg，万主要用于计算涉及重力加速度的问题基本公式：mg_(m 在m 的表

3、面上)，即gmgr .27利用下列数据，可以计算出地球质量的是(a已知地球的半径r 和地面的重力加速度g)b已知卫星绕地球做匀速圆周运动的半径r 和周期tc已知卫星绕地球做匀速圆周运动的半径r 和线速度vd已知卫星绕地球做匀速圆周运动的线速度v 和周期t8下列说法正确的是()a海王星是人们直接应用万有引力定律计算的轨道而发现的b天王星是人们依据万有引力定律计算的轨道而发现的c海王星是人们经过长期的太空观测而发现的d天王星的运行轨道与由万有引力定律计算的轨道存在偏差，其原因是天王星受到轨道外的行星的引力作用，由此，人们发现了海王星【概念规律练】知识点一 计算天体的质量1已知引力常量g 和下列各组

4、数据，能计算出地球质量的是(a地球绕太阳运行的周期及地球离太阳的距离)b月球绕地球运行的周期及月球离地球的距离c人造地球卫星在地面附近绕行的速度及运行周期d若不考虑地球自转，已知地球的半径及重力加速度2已知引力常量g6.671011 nm /kg ，重力加速度g9.8 m/s ，地球半径r6.4222106m，则可知地球质量的数量级是()a1018 kgc1022 kgb1020 kgd1024 kg第 - 1 - 页 知识点二 天体密度的计算3一飞船在某行星表面附近沿圆轨道绕该行星飞行，若认为行星是密度均匀的球体，那么要确定该行星的密度，只需要测量(a飞船的轨道半径c飞船的运行周期)b飞船的

5、运行速度d行星的质量4假设在半径为r 的某天体上发射一颗该天体的卫星，若卫星贴近该天体的表面做匀速圆周运动的周期为t ，已知万有引力常量为g，则该天体的密度是多少？若这颗卫星1距该天体表面的高度为h，测得在该处做圆周运动的周期为t ，则该天体的密度又是多少？2知识点三 发现未知天体5科学家们推测，太阳系的第九大行星就在地球的轨道上，从地球上看，它永远在太阳的背面，人类一直未能发现它，可以说是“隐居”着的地球的“孪生兄弟”由以上信息我们可以推知()a这颗行星的公转周期与地球相等b这颗行星的自转周期与地球相等c这颗行星的质量与地球相等d这颗行星的密度与地球相等【方法技巧练】应用万有引力定律分析天体

6、运动问题的方法6近地人造卫星1 和2 绕地球做匀速圆周运动的周期分别为t 和t ，设在卫星1、卫12星2 各自所在的高度上的重力加速度大小分别为g 、g ，则()12ggttttgtttta. 1( 1)4/3b. 1( 2)4/3gg2221gc. 1( 1)2d. 1( 2)2gg22217已知地球半径r6.410 m，地面附近重力加速度g9.8 m/s .计算在距离地面高为62h210 m 的圆形轨道上的卫星做匀速圆周运动的线速度v 和周期t.6参考答案课前预习练gmm gr21地球 引力r2g2gmm2匀速圆周 太阳对行星的万有引力mr( ) 太阳 行星 行星绕太阳运动的2r2t42

7、3r轨道半径 行星绕太阳运动的公转周期 mgt23周期 距离4太阳 行星5万有引力定律 吸引 海王星的发现 哈雷彗星的“按时回归”gmmgmm6(1)匀速圆周 万有引力(2)万有引力r2r2mmr2gr2mg 得 m ，所以 a7abcd 设相对地面静止的某一物体的质量为 m，则有 gg4242 3mmm r得 mr选项正确设卫星质量为 m，则万有引力提供向心力，g，所以 b 选r2t2gt2vv2rmm2项正确设卫星质量为 m，由万有引力提供向心力，gm ，得 m ，所以 c 选项正r2rg22mm确设卫星质量为 m，由万有引力提供向心力，gm2rmvmv，由 vrr ，r2ttv3t2g消

8、去 r 得 m8d课堂探究练，所以 d 选项正确第 - 2 - 页 1bcd2d点评 天体质量的计算仅适用于计算被环绕的中心天体的质量，无法计算围绕中心天体做圆周运动的天体的质量，常见的天体质量的计算有如下两种：(1)已知行星的运动情况，计算太阳质量(2)已知卫星的运动情况，计算行星质量4242 3，又因为 v43gmmrmm， ，所以 ，选3c 因为r，所以 mr3r2t2gt23vgt2项 c 正确点评 利用飞船受到行星的万有引力提供飞船做圆周运动的向心力进行分析3 3( )r h 3gt2r34.gt212解析 设卫星的质量为 m，天体的质量为 m.卫星贴近天体表面做匀速圆周运动时有42

9、42 3mmrmgr，则 mr2t2gt21143根据数学知识可知星球的体积 vr342 33故该星球密度 mr4gt21 v 1gt2r331卫星距天体表面距离为 h 时有42mmmg(rh)t2(rh)2242( )3r hmgt2242( )3 3(rh)3r hm 4gt2r32 vgt2 r323242 3r计算出天体的质量，再利用4m 计算天体的密度，注意r 指点评 利用公式 mgt23r3绕天体运动的轨道半径，而 r 指中心天体的半径，只有贴近中心天体运动时才有rr.5a2gmmt2m(6b 卫星绕天体做匀速圆周运动，由万有引力提供向心力有) r，可得2r2tr323gmkgmmgm43mg，联立解得 g，则 g 与 t 成反比k 为常数，由重力等于万有引力有r24t33t4k276.910 m/s 7.610 s33解析 根据万有引力提供卫星做匀速圆周运动的向心力，有v2mmmg(rh)2rhgm知 vrhmm由地球表面附近万有引力近似等于重力，即gmg 得 gmgr 2r2第 - 3 - 页 由两式可得gr26.4106m/svrh6.410621066.910m/s32(rh)运动周期 tv23.14(6.41062106)6.9103s7.610 s3方法总结 解决天体问题的两条思路(1)所有做圆周运动的