万有引力定律的理论成就课件-高一下学期物理人教版

在初中，我们已经知道物体的质量可以用天平来测量，生活中物体的质量常用电子秤或台秤来称量。对于地球，我们怎样“称量”它的质量呢？【新课导入】7.3万有引力定律的理论成就英国剑桥大学卡文迪许“称量地球质量”大家说一说卡文迪许是怎样称量出地球的质量的学习任务一

计算天体的质量和密度GFnF引RoO，赤道附近的50kg的人G=mg=4900N

若不考虑地球自转的影响，地面上物体受到的重力等于地球对物体的吸引力

?1.称量地球的质量“黄金代换式”学习任务一

计算天体的质量和密度2.计算地球的质量月球绕地球周期T=27.3天，月地平均距离r=3.84×108m=6.02×1024kg是否需要考虑太阳对月球的引力？此引力使月球绕太阳转，并不是使月球绕地球转的力。学习任务一

计算天体的质量和密度g---天体表面的重力加速度R---天体的半径物体在天体表面，忽略天体自转影响3.计算中心天体的质量与密度基本思路（一）：重力加速度法学习任务一

计算天体的质量和密度学习任务一考向一重力加速度法求中心天体的质量

A学习任务一

行星（或卫星）做匀速圆周运动所需的万有引力提供向心力只能求出中心天体的质量！！！基本思路（二）：环绕法r为轨道半径学习任务一

计算天体的质量和密度根据前面的结果，能否求出天体的密度？这种方法只能求中心天体质量，不能求卫星质量，T为公转周期，r为轨道半径，R为中心天体半径。若环绕天体为近地环绕，则r近似于R，那么中心天体质量和密度又该如何表达？学习任务一

计算天体的质量和密度学习任务一考向二环绕法求中心天体的质量

BC学习任务一

学习任务一

学习任务一

学习任务二

天体运行参量的分析与计算学习任务二[科学思维]行星在围绕太阳做匀速圆周运动.(1)行星绕恒星做匀速圆周运动时线速度的大小是由什么因素决定的?(2)行星、卫星绕中心天体运动时的线速度、角速度、周期和向心加速度与自身质量有关吗?

（一）建立模型————运动天体做匀速圆周运动1、万有引力提供向心力2、物体在天体表面时受到的万有引力近似等于重力

（二）两条思路2、线速度与轨道半径3、角速度与轨道半径4、周期与轨道半径1、向心加速度与轨道半径

r越大,a越小r越大,v越小r越大,ω越小r越大,T越大r越大，运动的越慢学习任务二

天体运行参量的分析与计算学习任务二

学习任务二BC学习任务二

学习任务二3.四个重要结论学习任务二项目推导式关系式结论v与r的关系G=mv=r越大,v越小ω与r的关系G=mω2rω=r越大,ω越小T与r的关系G=mrT=2πr越大,T越大an与r的关系G=manan=r越大,an越小口诀:“高轨低速周期长,低轨高速周期短”.

学习任务三星球稳定自转的临界问题学习任务三例42018年2月,我国500m口径射电望远镜(天眼)发现毫秒脉冲星“J0318+0253”,其自转周期T=5.19ms.假设星体为质量均匀分布的球体,已知引力常量为6.67×10-11N·m2/kg2.以周期T稳定自转的星体的密度最小值约为 (

)A.5×109kg/m3

B.5×1012kg/m3C.5×1015kg/m3

D.5×1018kg/m3学习任务三

C[质疑创新]海王星被称为“笔尖下发现的行星”,原因就是计算出来的轨道和预测的位置跟实际观测的结果非常接近.在18世纪,人们已经知道太阳系有7颗行星,而天王星的运动轨道与万有引力定律计算出来的轨道总有一些偏差.科学家大胆预测未知行星的存在,根据万有引力定律计算出了这颗“新”行星的轨道并在这轨道附近发现了它.学习任务四发现未知天体学习任务四实际轨道理论轨道海王星天王星(英)亚当斯(法)勒维耶笔尖下发现的行星：海王星、哈雷彗星。。。学习任务四发现未知天体理论轨道实际轨道

海王星发现之后，人们发现它的轨道也与理论计算的不一致。于是几位学者用亚当斯和勒维耶列的方法预言另一颗行星的存在。在预言提出之后，1930年3月14日，汤博发现了这颗行星——冥王星。学习任务四发现未知天体预言哈雷彗星回归哈雷依据万有引力定律，用一年时间计算了它们的轨道。发现1531年、1607年和1682年出现的这三颗彗星轨道看起来如出一辙，他大胆预言，这三次出现的彗星是同一颗星（图7.3-3），周期约为76年，并预言它将于1758年底或1759年初再次回归。1759年3月这颗彗星如期通过了近日点，它最近一次回归是1986年，它的下次回归将在2061年左右。学习任务四发现未知天体例5(多选)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出轨道而发现的B.天王星是人们依据万有引力定律计算出轨道而发现的C.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地位D.天王星的运动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,人们发现了海王星学习任务四[解析]由行星的发现历史可知,天王星是通过观测发现的,海王星不是直接由万有引力定律计算出轨道而发现的,而是人们发现天王星的实际轨道与理论轨道存在偏差,然后运用万有引力定律计算出“新”行星的轨道,从而发现了海王星,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地位,选项A、B错误,C、D正确.CD除了可以应用万有引力定律计算天体的质量外,还可以应用万有引力定律发现未知天体,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地位.学习任务四两条基本思路1、重力等于万有引力2、万有引力提供向心力课堂小结课后习题1.已知月球的质量是7.3×1022kg，半径是1.7×103km，月球表面的自由落体加速度有多大？这对宇航员在月球表面的行走会产生什么影响？若宇航员在地面上最多能举起质量为m的物体，他在月球表面最多能举起质量是多少的物体？课后习题2.根据万有引力定律和牛顿第二定律说明：为什么不同物体在地球表面的自由落体加速度都是相等的？为什么高山上的自由落体加速度比山下地面的小？课后习题3.某人造地球卫星沿圆轨道运行，轨道半径是6.8×103km，周期是5.6×103s。试从这些数据估算地球的质量。课后习题4.地球的公转轨道接近圆，但彗星的运动轨道则是一个非常扁的椭圆（图7.3-4）。天文学家哈雷成功预言哈雷彗星的回归，哈雷彗星最近出现的时间是1