人教版物理必修二：6.4万有引力理论的成就ppt课件

1、-1-4.4.万有引力实际的成就万有引力实际的成就自主预习合作学习随堂检测首页自我检测自主阅读一、“科学真是诱人1.假设知引力常量G和地球的半径R,地球上质量为m的物体所受的重力为mg,如何利用万有引力定律计算地球的质量?答案:地面上物体所受的重力mg等于地球对物体的引力,即2.只需测出引力常量G的值,就可以计算地球的质量,因此卡文迪许把本人的实验说成是“称量地球的分量。自我检测自主阅读二、计算天体的质量1.计算太阳质量的出发点是行星绕太阳做匀速圆周运动的向心力是由它们之间的万有引力提供的,由此可以列出方程,从中解出太阳的质量。2.设太阳的质量为M,某个行星的质量是m,行星与太阳之间的间隔是r

2、,行星的公转周期是T,知引力常量G,试计算太阳的质量。3.知卫星绕行星运动的周期和卫星与行星之间的间隔,可以计算出行星的质量。自我检测自主阅读三、发现未知天体1.海王星的发现:英国剑桥大学的学生亚当斯和法国年轻的天文学家勒维耶根据天王星的观测资料,利用万有引力定律计算出天王星外“新行星的轨道。1846年9月23日,德国的伽勒在勒维耶预言的位置附近发现了这颗行星海王星。2.海王星的发现和哈雷彗星的“按时回归确立了万有引力定律的位置,也成为科学史上的美谈。3.其他天体的发现:近100年来,人们在海王星的轨道之外又发现了冥王星、阋神星等几个较大的天体。自我检测自主阅读1.正误辨析正误辨析(1)知地球

3、绕太阳运动的周期和地球到太阳的间隔可以计算地球的知地球绕太阳运动的周期和地球到太阳的间隔可以计算地球的质量。质量。()解析解析:知地球绕太阳运动的周期和地球到太阳的间隔可以计算太知地球绕太阳运动的周期和地球到太阳的间隔可以计算太阳的质量。阳的质量。答案答案:(2)天王星是根据万有引力定律计算的轨道而发现的。天王星是根据万有引力定律计算的轨道而发现的。()解析解析:人们根据万有引力定律计算的轨道发现的是海王星等人们根据万有引力定律计算的轨道发现的是海王星等,不是不是天王星。天王星。答案答案:(3)海王星的发现确立了万有引力定律的位置。海王星的发现确立了万有引力定律的位置。()答案答案:(4)牛顿

4、根据万有引力定律计算出了海王星的轨道。牛顿根据万有引力定律计算出了海王星的轨道。()解析解析:计算出海王星轨道的是亚当斯和勒维耶。计算出海王星轨道的是亚当斯和勒维耶。答案答案:自我检测自主阅读2.设地面附近的重力加速度设地面附近的重力加速度g为为9.8 m/s2,地球半径地球半径R=6.4106 m,引力常量引力常量G=6.6710-11 Nm2/kg2,试估试估算地球的质量。算地球的质量。3.假设知卫星绕地球运动的周期假设知卫星绕地球运动的周期T和卫星到地心的间隔和卫星到地心的间隔r,可以计算可以计算卫星的质量吗卫星的质量吗?答案答案:不可以。由于不可以。由于 ,等式两边卫星的质量消去了等式

5、两边卫星的质量消去了,只能只能计算中心天体的质量。计算中心天体的质量。知识点一知识点二问题导引问题导引察看下面两幅图片察看下面两幅图片,请思索请思索:(1)假设知道本人的重力假设知道本人的重力,他能否求出地他能否求出地球的质量球的质量?(2)如何能测得太阳的质量呢如何能测得太阳的质量呢?知识点一知识点二知识点一知识点二画龙点睛画龙点睛 利用万有引力提供向心力的方法只能求出中心天体的利用万有引力提供向心力的方法只能求出中心天体的质量而不能求出做圆周运动的卫星或行星的质量。质量而不能求出做圆周运动的卫星或行星的质量。知识点一知识点二典例分析典例分析【例【例1】 (多项选择多项选择)要计算地球的质量

6、要计算地球的质量,除知的一些常数外还需知除知的一些常数外还需知道某些数据道某些数据,现给出以下各组数据现给出以下各组数据,可以计算出地球质量的有可以计算出地球质量的有()A.知地球半径知地球半径RB.知卫星绕地球做匀速圆周运动的轨道半径知卫星绕地球做匀速圆周运动的轨道半径r和线速度和线速度vC.知卫星绕地球做匀速圆周运动的线速度知卫星绕地球做匀速圆周运动的线速度v和周期和周期TD.知地球公转的周期知地球公转的周期T及运转半径及运转半径r知识点一知识点二答案:ABC 知识点一知识点二规律方法规律方法 求解天体质量的本卷须知求解天体质量的本卷须知(2)留意留意R、r的区分。的区分。R指中心天体的球

7、体半径指中心天体的球体半径,r指行星或卫星指行星或卫星的轨道半径。假设行星或卫星绕近中心天体轨道运转的轨道半径。假设行星或卫星绕近中心天体轨道运转,那么有那么有R=r。知识点一知识点二变式训练变式训练1嫦娥一号是我国初次发射的探月卫星嫦娥一号是我国初次发射的探月卫星,它在距月球外它在距月球外表高度为表高度为200 km的圆形轨道上运转的圆形轨道上运转,运转周期为运转周期为127 min。知引力。知引力常量常量G=6.6710-11 Nm2/kg2,月球半径约为月球半径约为1.74103 km。利用。利用以上数据估算月球的质量约为以上数据估算月球的质量约为()A.8.11010 kgB.7.41

8、013 kgC.5.41019 kgD.7.41022 kg答案答案:D知识点一知识点二问题导引问题导引2003年年8月月29日日,火星、地球和太阳处于三点一线火星、地球和太阳处于三点一线,上演上演“火星冲日火星冲日的天象奇观。这是的天象奇观。这是6万年来火星距地球最近的一次万年来火星距地球最近的一次,与地球之间与地球之间的间隔只需的间隔只需5 576万千米万千米,为人类研讨火星提供了最正确时机。美为人类研讨火星提供了最正确时机。美国宇航局公布的国宇航局公布的“火星冲日的虚拟图如下图火星冲日的虚拟图如下图,请思索请思索:(1)该时辰火星和地球谁的速度大呢该时辰火星和地球谁的速度大呢?(2)再经

9、过一年时间再经过一年时间,火星能否又回到了原位置火星能否又回到了原位置?知识点一知识点二知识点一知识点二知识归纳知识归纳1.根本思绪根本思绪:普通行星或卫星的运动可看作匀速圆周运动普通行星或卫星的运动可看作匀速圆周运动,所需向心力由中心天所需向心力由中心天体对它的万有引力提供。体对它的万有引力提供。2.常用关系常用关系知识点一知识点二3.四个重要结论四个重要结论:设质量为设质量为m的天体绕另一质量为的天体绕另一质量为M的中心天体的中心天体做半径为做半径为r的匀速圆周运动。的匀速圆周运动。知识点一知识点二典例分析典例分析【例【例2】 如下图如下图,在火星与木星轨道之间有一小行星带。假设该带在火星

10、与木星轨道之间有一小行星带。假设该带中的小行星只遭到太阳的引力中的小行星只遭到太阳的引力,并绕太阳做匀速圆周运动。以下说并绕太阳做匀速圆周运动。以下说法正确的选项是法正确的选项是()A.太阳对各小行星的引力一样太阳对各小行星的引力一样B.各小行星绕太阳运动的周期均小于一年各小行星绕太阳运动的周期均小于一年C.小行星带内侧小行星的向心加速度值大于外侧小行星的向心加小行星带内侧小行星的向心加速度值大于外侧小行星的向心加速度值速度值D.小行星带内各小行星圆周运动的线速度值大于地球公转的线速小行星带内各小行星圆周运动的线速度值大于地球公转的线速度值度值知识点一知识点二答案:C 知识点一知识点二知识点一

11、知识点二变式训练变式训练2如下图如下图,甲、乙两颗卫星以一样的轨道半径分别绕质甲、乙两颗卫星以一样的轨道半径分别绕质量为量为M和和2M的行星做匀速圆周运动的行星做匀速圆周运动,以下说法正确的选项是以下说法正确的选项是()A.甲的向心加速度的大小比乙的小甲的向心加速度的大小比乙的小B.甲的运转周期比乙的小甲的运转周期比乙的小C.甲的角速度比乙的大甲的角速度比乙的大D.甲的线速度比乙的大甲的线速度比乙的大知识点一知识点二答案:A 12341.地球外表的平均重力加速度为地球外表的平均重力加速度为g,地球半径为地球半径为R,引力常量为引力常量为G,可可估算地球的平均密度为估算地球的平均密度为()答案答

12、案:A12342.(多项选择多项选择)质量为质量为m的探月航天器在接近月球外表的轨道上飞行的探月航天器在接近月球外表的轨道上飞行,其运动视为匀速圆周运动。知月球质量为其运动视为匀速圆周运动。知月球质量为M,月球半径为月球半径为R,月球外月球外表重力加速度为表重力加速度为g,引力常量为引力常量为G,不思索月球自转的影响不思索月球自转的影响,那么航天那么航天器的器的()1234答案:AC 12343.(多项选择多项选择)科学家在研讨地月组成的系统时科学家在研讨地月组成的系统时,从地球向月球从地球向月球发射激光发射激光,测得激光往返时间为测得激光往返时间为t。假设还知引力常量。假设还知引力常量G,月球绕地球旋转月球绕地球旋转(可看成匀速圆周运动可看成匀速圆周运动)的周期的周期T,光速光速c(地球到月地球到月球的间隔远大于它们的半径球的间隔远大于它们的半径)。那么由以上物理量可以求出。那么由以上物理量可以求出()A.月球到地球的间隔月球到地球的间隔B.地球的质量地球的质量C.月球受地球的引力月球受地球的引力D.月球的质量月球的质量1234答案:AB 12344.假设在半径为假设在半径为R的某天体上发射一颗该天体的卫星。