第三节　万有引力定律的应用

第三节万有引力定律的应用核心素养导学物理观念(1)理解万有引力定律在天体预测中的应用。(2)理解计算太阳质量的基本思路。科学思维(1)理解万有引力定律在天文学上的重要应用——预测未知天体、预言哈雷彗星的回归。(2)能将天体问题中的对象和过程转换成相关模型后进行求解。科学态度与责任认识万有引力定律的科学成就，体会科学的迷人魅力，有探索太空、了解太空的兴趣。椭球体重力向心力变小3．海王星的发现：英国剑桥大学的学生_________和法国青年天文学家________，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，柏林天文台的望远镜在对准他们计算出来的轨道位置附近发现了这颗行星——海王星。4．预言哈雷彗星回归：英国天文学家______，依据万有引力定律计算哈雷彗星轨道，准确预言了哈雷彗星的回归时间。5．意义：_______的发现和____________的“按时回归”确立了万有引力定律的地位。亚当斯勒威耶哈雷海王星哈雷彗星万有引力3．参照以上两种方法，只要知道卫星或行星绕___________运动的周期及两者之间

的距离，或天体半径及其表面重力加速度，就可以求出该__________的质量。1.如图是我们测量物体质量的常用工具，地球这么大，我们如何“称量”地球的质量呢？卡文迪许在实验室测出了引力常量G的值，他称自己是“可以称量地球质量的人”。他“称量”的依据是什么？中心天体中心天体(2)环绕法

借助环绕中心天体做圆周运动的行星(或卫星)计算中心天体的质量，俗称“借助外援法”。常见的情况如下：/方法技巧/计算天体质量和密度时应注意以下两点(1)根据行星的轨道半径r和运行周期T，求出的是中心天体的质量，而不是行星(或卫星)的质量。(2)混淆或乱用天体半径与轨道半径，为了正确并清楚地运用，应一开始就养成良好的习惯，比如通常情况下天体半径用R表示，轨道半径用r表示，这样就可以避免代错数据；只有卫星在天体表面做匀速圆周运动时，如近地卫星，轨道半径r才可以认为等于天体半径R。

[针对训练]答案：

C

答案：

B

[系统归纳]1．解决天体运动问题的基本思路一般行星或卫星的运动可看作匀速圆周运动，所需要的向心力都由中心天体对它的万有引力提供。2．四个重要结论续表[针对训练]1．(2023·广东1月学考)中国空间站运行轨道近似为圆形。为补充物资，货运飞船需定期与空间站交会对接，对接后形成的组合体仍在原轨道运行。与对接前的空间站相比，组合体运行

(

)A．周期变大

B．线速度变大C．向心加速度变大

D．所需的向心力变大答案：

D

[内化模型]

双星模型三星模型情景图运动特点转动方向、周期、角速度相同，运动半径一般不等转动方向、周期、角速度、线速度大小均相同，圆周运动半径相等受力特点两星间的万有引力提供两星圆周运动的向心力各星所受万有引力的合力提供圆周运动的向心力续表一、好素材分享——看其他教材如何落实核心素养

科学思维——天体质量的计算1．(选自教科版新教材“自我评价”)(多选)已知引力常量G和下列某组数据，就能计算出地球的质量。这组数据是

(

)A．地球绕太阳运行的周期及地球与太阳之间的距离B．月球绕地球运行的周期及月球与地球之间的距离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

科学态度与责任——航天事业改变着人类生活2．(选自人教版新教材“STSE”·节选)20世纪人类最伟大的创举之一是开拓了太空这一全新活动领域。人类冲破了大气层的阻拦，摆脱了地球引力的束缚，实现了在太空翱翔的梦想。不仅如此，更具现实意义的是它给人们带来了先进技术和无尽资源，成为推动社会发展的强大动力。

卫星通信和卫星广播已经不是新鲜事，通过卫星实现越洋通话、实时收看世界各地发来的电视新闻，已经成了人们生活的一部分。

天气预报的质量正在悄悄地提高，准确率和预报时段都攀上了新的台阶。这里，气象卫星功不可没。卫星引起了船舶、飞机导航技术的重大变化。北斗卫星导航系统使我们可以更顺利地抵达目的地。

地球资源卫星是探测地球资源最迅速、最有效、最经济的工具，它应用于勘测海洋和水利资源、调查地下矿藏、监视自然灾害、观测环境污染等方面。在世界各国发射的航天器中，军用和军民两用的卫星占了总数的三分之二以上。军用卫星已经成为指挥系统和武器系统的重要组成部分，侦察卫星、军用通信卫星、军用导航卫星以及空中预警飞机构成了现代防务的“神经中枢”。航天器所到达的空间是一种崭新的环境资源。由于失重现象，航天器是一个微重力实验室，在这样的条件下，可以研制高纯度大单晶、超高纯度金属，进行各种科学研究。航天，几十年前还是梦想，如今正在不知不觉地改变着我们的生活。2．(2022·广东高考)“祝融号”火星车需要“休眠”以度过火星寒冷的冬季。假设火星和地球的冬季是各自公转周期的四分之一，且火星的冬季时长约为地球的1.88倍。火星和地球绕太阳的公转均可视为匀速圆周运动。下列关于火星、地球公转的说法正确的是