万有引力定律的应用 课件【 核心精讲+备课精研+高效课堂 】高一下学期物理沪科版（2020）必修第二册

第三节万有引力定律的应用课堂活动：一、“称量”天体的质量典型例题1：卡文迪什在实验室测出了引力常量G的数值，他把自己的实验说成是“称量地球质量的实验”。（1）利用万有引力定律“称量”地球质量时，应该选择哪个物体为研究对象？运用哪些物理规律？需要忽略的次要因素是什么？万有引力定律的应用第三节选地面上的物体作为研究对象运用万有引力定律以及“物体重力等于地球对它的万有引力”忽略地球自转的这个次要因素课堂活动：一、“称量”天体的质量典型例题1：卡文迪什在实验室测出了引力常量G的数值，他把自己的实验说成是“称量地球质量的实验”。（2）已知地球表面重力加速度g、地球半径r地、引力常量G，如何“称量”地球质量？万有引力定律的应用第三节课堂活动：一、“称量”天体的质量典型例题2：为了研究太阳系内各行星绕太阳的匀速圆周运动，有时需要知道太阳质量。（1）能否用“称量”地球质量的方法“称量”太阳质量？为什么？应选哪个物体为研究对象？需要做怎样的简化处理？万有引力定律的应用第三节不能因为太阳是一个火热的球体，无法知道其表面重力加速度选绕太阳运动的行星（地球）作为研究对象地球绕太阳公转简化为匀速圆周运动，太阳对地球的万有引力提供地球公转所需向心力课堂活动：一、“称量”天体的质量典型例题2：为了研究太阳系内各行星绕太阳的匀速圆周运动，有时需要知道太阳质量。（2）已知太阳中心与地球中心间的距离r、地球绕太阳公转的周期为T、引力常量G，如何“称量”太阳质量？万有引力定律的应用第三节一、“称量”地球和太阳的质量1、“称量”地球的质量：利用地球表面的重力加速度g和地球半径r地，由

，可得地球质量2、“称量”太阳的质量：测出地球绕太阳做匀速圆周运动的轨道半径r和周期T，由

，可得太阳质量万有引力定律的应用第三节课堂活动：一、“称量”天体的质量典型例题3：如图，“嫦娥三号”飞船的环月轨道可近似看成是圆轨道，观察飞船在环月轨道上的运动，发现每经过时间t通过的弧长为l，该弧长对应的圆心角为θ弧度。已知引力常量为G，飞船质量为m，求月球质量m月。万有引力定律的应用第三节1682年出现1759年3月回归万有引力定律的应用第三节二、万有引力定律对天文学的贡献1、英国天文学家哈雷运用万有引力定律反复推算，大胆预言某颗彗星的周期约为76年。万有引力定律的应用第三节二、万有引力定律对天文学的贡献2、海王星被人们称为“笔尖下发现的行星”，它的发现过程充分显示了理论对于实践的巨大指导作用，所用的“计算、预测和观察”的方法指导人们寻找新的天体。发现问题大胆猜想理论推导实践检验天王星轨道与计算结果偏离各种推测亚当斯、勒维耶计算新行星的轨道加勒在预言位置观察到海王星课堂活动：二、宇宙速度与人造地球卫星典型例题4：牛顿设想：把物体从高山上水平抛出，速度一次比一次大，落地点也就一次比一次远；如果速度足够大，物体就不再落回地面，它将绕地球运动，成为人造地球卫星。（1）已知地球质量为5.97×1024kg，地球半径为6.37×106m，地球表面的重力加速度为9.8m/s2，引力常量G＝6.67×10﹣11N·m2/kg2，则需要多大速度才能使物体成为一颗绕地球做匀速圆周运动的人造卫星？万有引力定律的应用第三节第一宇宙速度课堂活动：二、宇宙速度与人造地球卫星典型例题4：（2）如图，卫星进入运行轨道后绕地球做圆周运动的线速度称为环绕速度，分析比较环绕速度与第一宇宙速度的大小关系。万有引力定律的应用第三节图中的卫星轨道半径r大于近地卫星轨道半径r地，则环绕速度小于第一宇宙速度所以：第一宇宙速度是卫星的最大环绕速度！三、宇宙速度与人造地球卫星1、物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动的速度，叫做第一宇宙速度。若以第一宇宙速度水平抛出苹果，苹果将不再落回地面，而成为地球的“人造卫星”。第一宇宙速度数值为7.9km/s。2、如果初速度超过11.2km/s，卫星就能完全摆脱地球引力的束缚，成为围绕太阳运行的“人造卫星”。将这一速度叫做第二宇宙速度。3、若要摆脱太阳引力的束缚，飞到太阳系以外的宇宙空间去，发射卫星的初速度必须达到16.7km/s，这个速度叫做第三宇宙速度。万有引力定律的应用第三节课堂活动：二、宇宙速度与人造地球卫星典型例题5：如图，围绕地球运行有各种形态各异、大小不同、高低不同的人造地球卫星。（1）质量为m的卫星绕地球m地运行时，它的向心加速度a、线速度v、角速度ω、周期T与它的轨道半径r满足什么规律？万有引力定律的应用第三节卫星离地心越远，a越小，v越小，ω越小，T越大万有引力定律的应用第三节转动方向一定：与地球自转方向相同轨道平面一定：轨道平面和赤道平面重合，所有同步卫星都在赤道正上方周期T一定：与地球自转周期相同，T＝24h＝86400s角速度ω一定：与地球自转角速度相同课堂活动：二、宇宙速度与人造地球卫星典型例题5：（2）相对于地面静止且与地球自转具有相同周期的卫星称为地球同步卫星，它具有什么特点？计算地球同步卫星的离地高度h以及环绕线速度大小v。地球半径r地=6.37×106m，地球质量m地=5.97×1024kg教材：问题与思考1．已知月球半径为1.7×106m，质量为7.3×1022kg，则月球表面的重力加速度为多大？猜想并描述登月航天员在月球表面的行动会是怎样的情形。万有引力定律的应用第三节由于月球表面重力加速度约为地球表面重力加速度的1/6，所以航天员在月球上重力约为地球上重力的1/6。若航天员在月球表面按地球上的习惯行走，会有飘浮感，不容易掌握平衡，一不小心就会跌倒。教材：问题与思考2．已知海王星以近似圆轨道绕太阳运行，半径为4.50×1012m。已知太阳质量为1.9