新教材同步备课2024春高中物理第7章万有引力与宇宙航行3.万有引力理论的成就课件新人教版必修第二册

第七章万有引力与宇宙航行3．万有引力理论的成就学习任务1．了解万有引力定律在天文学上的应用，掌握解决天体运动问题的基本思路。2．会用万有引力定律计算天体的质量和密度。3．掌握综合运用万有引力定律和圆周运动知识分析具体问题的方法。关键能力·情境探究达成01知识点一“称量”地球的质量计算天体质量知识点二发现未知天体预言哈雷彗星回归

知识点一

“称量”地球的质量计算天体质量

1969年7月21日，美国航天员阿姆斯特朗在月球上烙下了人类第一只脚印，迈出了人类征服宇宙的一大步。【问题】(1)若已知月球绕地球转动的周期T和半径r，由此可以求出地球的质量吗？依据是什么？(2)若已知月球绕地球转动的周期T和半径r，能否求出月球的质量呢？为什么？(3)若月球半径R已知，航天员身边有些质量已知的钩码、弹簧测力计和停表等一些简单工具，试想一下航天员若想测出月球的质量，可采用什么方法？

(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：万有引力提供向心力中心天体的质量说明r为行星(或卫星)的轨道半径，v、ω、T为行星(或卫星)的线速度、角速度和运行周期

√

[跟进训练]1．(2022·山东济南实验中学期中)若已知引力常量G＝6.67×10-11N·m2/kg2，重力加速度g取9.8m/s，地球半径R＝6.4×106m，可知地球质量的数量级是(

)A．1023

kg

B．1021kgC．1022

kg

D．1024kg

√2．我国“嫦娥二号”可视为在月球表面附近做圆周运动。已知引力常量为G，要测定月球的密度，仅仅需要(

)A．测定飞船的运行周期B．测定飞船的环绕半径C．测定月球的体积D．测定飞船的运行速度√

1．海王星的发现英国剑桥大学的学生______和法国年轻的天文学家______根据天王星的观测资料，各自独立地利用万有引力定律计算出这颗“新”行星的轨道。1846年9月23日晚，德国的____在勒维耶预言的位置附近发现了这颗行星——海王星。知识点二发现未知天体预言哈雷彗星回归亚当斯勒维耶伽勒2．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______、阋神星等几个较大的天体。3．预言哈雷彗星回归英国天文学家哈雷依据____________，计算了三颗彗星的轨道，并大胆预言这三次出现的彗星是同一颗星，周期约为__年。冥王星万有引力定律76已知地球、火星都绕太阳转动，火星的公转半径是地球公转半径的1.5倍，根据以上材料思考：(1)地球、火星遵循什么样的动力学规律？(2)地球、火星绕太阳运动时的线速度、角速度、周期和向心加速度与自身质量有关吗？为什么？(3)如何比较火星与地球的线速度、角速度、周期以及向心加速度的大小？

【典例2】

(多选)如图所示，a、b、c是地球大气层外圈圆形轨道上运动的三颗卫星，a和b质量相等，且小于c的质量，则(

)A．b所需向心力最小B．b、c的周期相同且大于a的周期C．b、c的向心加速度大小相等，且大于a的向心加速度D．b、c的线速度大小相等，且小于a的线速度√√√

规律方法

解决天体运动问题的关键(1)建立物理模型——绕中心天体做匀速圆周运动。(2)应用物理规律——万有引力定律和圆周运动规律。(3)利用“GM＝g

R2”——“gR2”代换“GM”，简化解题方式。

√

学习效果·随堂评估自测021．(多选)下列说法正确的是(

)A．海王星是人们依据万有引力定律计算出其运行轨道而发现的B．天王星是人们依据万有引力定律计算出其运行轨道而发现的C．天王星的运行轨道偏离根据万有引力定律计算出来的轨道，其原因是天王星受到轨道外面其他行星的引力作用D．哈雷依据万有引力定律预言了哈雷彗星的回归1234√√√ACD

[海王星是人们根据万有引力定律计算出其轨道，然后由天文工作者在预言的位置附近观察到的，天王星是人们通过望远镜观察发现的；由于天王星的运行轨道偏离根据万有引力定律计算出来的轨道，引起了人们的思考，推测天王星轨道外面存在未知行星，进而发现了海王星，故A、C正确，B错误；哈雷依据万有引力定律预言了哈雷彗星的回归，故D正确。]1234

1234√

12343．土星周围有美丽壮观的“光环”，组成环的颗粒是大小不等、线度从1μm到10m的岩石、尘埃，类似于卫星，它们与土星中心的距离从7.3×104km延伸到1.4×105km。已知环的外缘颗粒绕土星做圆周运动的周期约为14h，引力常量为6.67×10-11

N·m2/kg2，则土星的质量约为(估算时不考虑环中颗粒间的相互作用)(

)A．9.0×1016

kg

B．6.4×1017kgC．9.0×1025kg

D．6.4×1026kg1234√

12344．金星、地球和火星绕太阳的公转均可视为匀速圆周运动，它们的向心加速度大小分别为a金、a地、a火，它们沿轨道运行的速率分别为v金、v地、v火。已知它们的轨道半径R金＜R地＜R火，由此可以判定(

)A．a金＞a地＞a火 B．a火＞a地＞a金C．v地＞v火＞v金 D．v火＞v地＞v金1234√

1234