高一物理萬(wàn)有引力理論的成就

1、高一物理萬(wàn)有引力理論的成就第1頁(yè)，共44頁(yè)，2022年，5月20日，6點(diǎn)43分，星期四課標(biāo)定位學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.了解重力等于萬(wàn)有引力的條件2會(huì)用萬(wàn)有引力定律求中心天體的質(zhì)量3了解萬(wàn)有引力定律在天文學(xué)上的重要應(yīng)用重點(diǎn)難點(diǎn)：1.利用萬(wàn)有引力定律對(duì)天體進(jìn)行有關(guān)計(jì)算2萬(wàn)有引力定律與牛頓第二定律綜合解決圓周運(yùn)動(dòng)問(wèn)題第2頁(yè)，共44頁(yè)，2022年，5月20日，6點(diǎn)43分，星期四核心要點(diǎn)突破課堂互動(dòng)講練知能優(yōu)化訓(xùn)練第四節(jié)課前自主學(xué)案第3頁(yè)，共44頁(yè)，2022年，5月20日，6點(diǎn)43分，星期四課前自主學(xué)案引力第4頁(yè)，共44頁(yè)，2022年，5月20日，6點(diǎn)43分，星期四勻速圓周萬(wàn)有引力第5頁(yè)，共44頁(yè)，2022年，5

2、月20日，6點(diǎn)43分，星期四三、發(fā)現(xiàn)未知天體118世紀(jì)，人們觀測(cè)到太陽(yáng)系第七個(gè)行星天王星的軌道和用萬(wàn)有引力定律計(jì)算出來(lái)的軌道有一些偏差2根據(jù)已發(fā)現(xiàn)的天體的運(yùn)行軌道結(jié)合萬(wàn)有引力定律推算出還沒(méi)發(fā)現(xiàn)的未知天體的軌道，如_和_就是這樣發(fā)現(xiàn)的海王星冥王星第6頁(yè)，共44頁(yè)，2022年，5月20日，6點(diǎn)43分，星期四3海王星和冥王星的軌道與計(jì)算結(jié)果不完全符合，因此人們猜測(cè)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(shí)回歸”最終確立了萬(wàn)有引力定律的地位第7頁(yè)，共44頁(yè)，2022年，5月20日，6點(diǎn)43分，星期四核心要點(diǎn)突破一、天體質(zhì)量和密度的計(jì)算1求天體質(zhì)量的思路繞中心天體運(yùn)動(dòng)的其他天體或衛(wèi)星做

3、勻速圓周運(yùn)動(dòng)，做圓周運(yùn)動(dòng)的天體(或衛(wèi)星)的向心力等于它與中心天體的萬(wàn)有引力，利用此關(guān)系建立方程求中心天體的質(zhì)量第8頁(yè)，共44頁(yè)，2022年，5月20日，6點(diǎn)43分，星期四第9頁(yè)，共44頁(yè)，2022年，5月20日，6點(diǎn)43分，星期四第10頁(yè)，共44頁(yè)，2022年，5月20日，6點(diǎn)43分，星期四第11頁(yè)，共44頁(yè)，2022年，5月20日，6點(diǎn)43分，星期四特別提醒：(1)計(jì)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(jì)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(yùn)行，則有Rr.第12頁(yè)，共44頁(yè)，2022年，

4、5月20日，6點(diǎn)43分，星期四第13頁(yè)，共44頁(yè)，2022年，5月20日，6點(diǎn)43分，星期四A密度B質(zhì)量C半徑 D自轉(zhuǎn)周期第14頁(yè)，共44頁(yè)，2022年，5月20日，6點(diǎn)43分，星期四第15頁(yè)，共44頁(yè)，2022年，5月20日，6點(diǎn)43分，星期四第16頁(yè)，共44頁(yè)，2022年，5月20日，6點(diǎn)43分，星期四第17頁(yè)，共44頁(yè)，2022年，5月20日，6點(diǎn)43分，星期四第18頁(yè)，共44頁(yè)，2022年，5月20日，6點(diǎn)43分，星期四3解決天體問(wèn)題時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題(1)在用萬(wàn)有引力等于向心力列式求天體的質(zhì)量時(shí)，只能測(cè)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(wàn)有引力定律求解時(shí)還要注

5、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(shí)，其表面的重力加速度約為9.8 m/s2等第19頁(yè)，共44頁(yè)，2022年，5月20日，6點(diǎn)43分，星期四第20頁(yè)，共44頁(yè)，2022年，5月20日，6點(diǎn)43分，星期四即時(shí)應(yīng)用(即時(shí)突破，小試牛刀)2(2010年高考天津理綜卷)探測(cè)器繞月球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，變軌后在周期較小的軌道上仍做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，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角速度變小第21頁(yè)，共44頁(yè)，2022年，5月20日，6點(diǎn)43分，星期四第22頁(yè)，共44頁(yè)，2022年，5月20日，6點(diǎn)43分，星期四課堂互動(dòng)講練 (2011年南京高

6、一檢測(cè))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(cè)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)量天體質(zhì)量的估算例1第23頁(yè)，共44頁(yè)，2022年，5月20日，6點(diǎn)43分，星期四【思路點(diǎn)撥】解答該題應(yīng)明確兩個(gè)關(guān)系：(1)在行星表面物體的重力等于星球?qū)λ娜f(wàn)有引力(2)在行星表面附近飛船飛行的向心力由萬(wàn)有引力提供第24頁(yè)，共44頁(yè)，2022年，5月20日，6點(diǎn)43分，星期四第25頁(yè)，共44頁(yè)，2022年，5月20日，6點(diǎn)43分，星期四第26頁(yè)，共44頁(yè)，2022年，5月20日，6點(diǎn)43分，星期四變式訓(xùn)練1(2011年合肥高一檢測(cè))如果我們能測(cè)出月球表

7、面的加速度g，月球的半徑R和月球繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)的周期T，就能根據(jù)萬(wàn)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()第27頁(yè)，共44頁(yè)，2022年，5月20日，6點(diǎn)43分，星期四第28頁(yè)，共44頁(yè)，2022年，5月20日，6點(diǎn)43分，星期四第29頁(yè)，共44頁(yè)，2022年，5月20日，6點(diǎn)43分，星期四 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(yùn)動(dòng)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(cè)得在該處做圓周運(yùn)動(dòng)的周期為T2，則該天體的密度又是多少？天體密度的估算例2第30頁(yè)

8、，共44頁(yè)，2022年，5月20日，6點(diǎn)43分，星期四第31頁(yè)，共44頁(yè)，2022年，5月20日，6點(diǎn)43分，星期四第32頁(yè)，共44頁(yè)，2022年，5月20日，6點(diǎn)43分，星期四第33頁(yè)，共44頁(yè)，2022年，5月20日，6點(diǎn)43分，星期四變式訓(xùn)練2如果在一個(gè)星球上，宇航員為了估測(cè)星球的平均密度，設(shè)計(jì)了一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)：他先利用手表，記下一晝夜的時(shí)間T；然后，用彈簧秤測(cè)一個(gè)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(dá)式第34頁(yè)，共44頁(yè)，2022年，5月20日，6點(diǎn)43分，星期四解析：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

9、在赤道上失重190%10%，表明在赤道上隨星球自轉(zhuǎn)做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力為FnG0.1mg，而一晝夜的時(shí)間T就是星球的自轉(zhuǎn)周期根據(jù)牛頓第二定律，有第35頁(yè)，共44頁(yè)，2022年，5月20日，6點(diǎn)43分，星期四第36頁(yè)，共44頁(yè)，2022年，5月20日，6點(diǎn)43分，星期四 天文學(xué)家將相距較近、僅在彼此的引力作用下運(yùn)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(yùn)動(dòng)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(diǎn)分別做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，周期均為T，兩顆恒星之間的距離為r，試推算這個(gè)雙星系統(tǒng)的總質(zhì)量(萬(wàn)有引力常量為G)例3“雙星”問(wèn)題的求解第37頁(yè)，共44頁(yè)，

10、2022年，5月20日，6點(diǎn)43分，星期四【思路點(diǎn)撥】雙星在他們的引力作用下做圓周運(yùn)動(dòng)，周期和角速度相同，都是由萬(wàn)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(yùn)動(dòng)的半徑分別為r1、r2.根據(jù)題意有r1r2r根據(jù)萬(wàn)有引力定律和牛頓定律，有第38頁(yè)，共44頁(yè)，2022年，5月20日，6點(diǎn)43分，星期四第39頁(yè)，共44頁(yè)，2022年，5月20日，6點(diǎn)43分，星期四【名師歸納】對(duì)于雙星問(wèn)題要注意：(1)兩星所需的向心力由兩星球間萬(wàn)有引力提供，兩星球做圓周運(yùn)動(dòng)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第40頁(yè)，共44頁(yè)，2022年，5月20日，6點(diǎn)43分，星期四變式訓(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(rèn)為月球和地球可視為一個(gè)由兩質(zhì)點(diǎn)構(gòu)成的雙星系統(tǒng)，它們都圍繞月地連線上某點(diǎn)O做勻速圓周運(yùn)動(dòng)據(jù)此觀點(diǎn)，可知月球與地球繞O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的線速度大小之比約為()第41頁(yè)，共44頁(yè)，2022年，5月20日，6點(diǎn)43分，星期四A16400 B180C801 D64001解析：選C.月球與地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的圓心在兩質(zhì)點(diǎn)的連線上，所以它們的角速度相等，其向心力是相互作用的萬(wàn)有引力，大小