物理必修Ⅱ人教新課標(biāo)6.4萬有引力理論的成就.ppt

1,第四節(jié) 萬有引力理論的成就,2,課標(biāo)定位 學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.了解重力等于萬有引力的條件 2會用萬有引力定律求中心天體的質(zhì)量 3了解萬有引力定律在天文學(xué)上的重要應(yīng)用 重點難點：1.利用萬有引力定律對天體進行有關(guān)計算 2萬有引力定律與牛頓第二定律綜合解決圓周運動問題,3,核心要點突破,課堂互動講練,知能優(yōu)化訓(xùn)練,第四節(jié),課前自主學(xué)案,4,課前自主學(xué)案,引力,5,勻速圓周,萬有引力,6,三、發(fā)現(xiàn)未知天體 118世紀，人們觀測到太陽系第七個行星天王星的軌道和用萬有引力定律計算出來的軌道有一些偏差 2根據(jù)已發(fā)現(xiàn)的天體的運行軌道結(jié)合萬有引力定律推算出還沒發(fā)現(xiàn)的未知天體的軌道，如_和_就是這樣發(fā)現(xiàn)的,海王星,冥王星,7,3海王星和冥王星的軌道與計算結(jié)果不完全符合，因此人們猜測在冥王星外側(cè)還有未發(fā)現(xiàn)的大行星 注意：海王星和哈雷彗星的“按時回歸”最終確立了萬有引力定律的地位,8,核心要點突破,一、天體質(zhì)量和密度的計算 1求天體質(zhì)量的思路 繞中心天體運動的其他天體或衛(wèi)星做勻速圓周運動，做圓周運動的天體(或衛(wèi)星)的向心力等于它與中心天體的萬有引力，利用此關(guān)系建立方程求中心天體的質(zhì)量,9,10,11,12,特別提醒：(1)計算天體的質(zhì)量的方法不僅適用于地球，也適用于其他任何星體注意方法的拓展應(yīng)用明確計算出的是中心天體的質(zhì)量 (2)要注意R、r的區(qū)分R指中心天體的半徑，r指行星或衛(wèi)星的軌道半徑若繞近地軌道運行，則有Rr.,13,14,A密度 B質(zhì)量 C半徑 D自轉(zhuǎn)周期,15,16,17,18,19,3解決天體問題時應(yīng)注意的問題 (1)在用萬有引力等于向心力列式求天體的質(zhì)量時，只能測出中心天體的質(zhì)量，而環(huán)繞天體的質(zhì)量在方程式中被消掉了 (2)應(yīng)用萬有引力定律求解時還要注意挖掘題目中的隱含條件如地球公轉(zhuǎn)一周是365天，自轉(zhuǎn)一周是24小時，其表面的重力加速度約為9.8 m/s2等,20,21,即時應(yīng)用(即時突破，小試牛刀) 2(2010年高考天津理綜卷)探測器繞月球做勻速圓周運動，變軌后在周期較小的軌道上仍做勻速圓周運動，則變軌后與變軌前相比( ) A軌道半徑變小 B向心加速度變小 C線速度變小 D角速度變小,22,23,課堂互動講練,(2011年南京高一檢測)在某行星上，宇航員用彈簧秤稱得質(zhì)量為m的砝碼重力為F，乘宇宙飛船在靠近該星球表面空間飛行，測得其環(huán)繞周期為T，根據(jù)這些數(shù)據(jù)求該星球的質(zhì)量,24,【思路點撥】 解答該題應(yīng)明確兩個關(guān)系： (1)在行星表面物體的重力等于星球?qū)λ娜f有引力 (2)在行星表面附近飛船飛行的向心力由萬有引力提供,25,26,27,變式訓(xùn)練1 (2011年合肥高一檢測)如果我們能測出月球表面的加速度g，月球的半徑R和月球繞地球運轉(zhuǎn)的周期T，就能根據(jù)萬有引力定律“稱量”月球的質(zhì)量了已知引力常量G，用M表示月球的質(zhì)量，關(guān)于月球質(zhì)量，下列各式正確的是( ),28,29,30,假設(shè)在半徑為R的某天體上發(fā)射一顆該天體的衛(wèi)星，若它貼近天體的表面做勻速圓周運動的周期為T1，已知引力常量為G，則該天體的密度是多少？若這顆衛(wèi)星距該天體表面的高度為h，測得在該處做圓周運動的周期為T2，則該天體的密度又是多少？,31,32,33,34,變式訓(xùn)練2 如果在一個星球上，宇航員為了估測星球的平均密度，設(shè)計了一個簡單的實驗：他先利用手表，記下一晝夜的時間T；然后，用彈簧秤測一個砝碼的重力，發(fā)現(xiàn)在赤道上的重力為兩極的90%.試寫出該星球平均密度的估算表達式,35,解析：設(shè)星球的質(zhì)量為M，半徑為R，表面重力加速度為g，平均密度為，砝碼的質(zhì)量為m. 砝碼在赤道上失重190%10%，表明在赤道上隨星球自轉(zhuǎn)做圓周運動的向心力為FnG0.1mg，而一晝夜的時間T就是星球的自轉(zhuǎn)周期根據(jù)牛頓第二定律，有,36,37,天文學(xué)家將相距較近、僅在彼此的引力作用下運行的兩顆恒星稱為雙星雙星系統(tǒng)在銀河系中很普遍利用雙星系統(tǒng)中兩顆恒星的運動特征可推算出它們的總質(zhì)量已知某雙星系統(tǒng)中兩顆恒星圍繞它們連線上的某一固定點分別做勻速圓周運動，周期均為T，兩顆恒星之間的距離為r，試推算這個雙星系統(tǒng)的總質(zhì)量(萬有引力常量為G),38,【思路點撥】 雙星在他們的引力作用下做圓周運動，周期和角速度相同，都是由萬有引力提供向心力 【精講精析】 設(shè)兩顆恒星的質(zhì)量分別為m1、m2，做圓周運動的半徑分別為r1、r2.根據(jù)題意有 r1r2r 根據(jù)萬有引力定律和牛頓定律，有,39,40,【名師歸納】 對于雙星問題要注意： (1)兩星所需的向心力由兩星球間萬有引力提供，兩星球做圓周運動的向心力大小相等 (2)雙星具有共同的角速度、周期 (3)雙星始終與它們共同的圓心在同一條直線上,41,變式訓(xùn)練3 (2010年高考重慶理綜卷)月球與地球質(zhì)量之比約為180.有研究者認為月球和地球可視為一個由兩質(zhì)點構(gòu)成的雙星系統(tǒng)，它們都圍繞月地連線上某點O做勻速圓周運動據(jù)此觀點，可知月球與地球繞O點運動的線速度大小之比約為( ),42,A16400 B180 C801 D64001 解析：選C.月球與地球做勻速圓周運動的圓心在兩質(zhì)點的連線上，所以它們的角速度相