高中物理第六章萬(wàn)有引力與航天64萬(wàn)有引力理論的成就課件新人教版必修2

1、4.萬(wàn)有引力理論的成就自我檢測(cè)自主閱讀一、“科學(xué)真是迷人”1.若已知引力常量G和地球的半徑R,地球上質(zhì)量為m的物體所受的重力為mg,如何利用萬(wàn)有引力定律計(jì)算地球的質(zhì)量?答案:地面上物體所受的重力mg等于地球?qū)ξ矬w的引力,即2.只要測(cè)出引力常量G的值,就可以計(jì)算地球的質(zhì)量,因此卡文迪許把自己的實(shí)驗(yàn)說(shuō)成是“稱(chēng)量地球的重量”。自我檢測(cè)自主閱讀二、計(jì)算天體的質(zhì)量1.計(jì)算太陽(yáng)質(zhì)量的出發(fā)點(diǎn)是行星繞太陽(yáng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力是由它們之間的萬(wàn)有引力提供的,由此可以列出方程,從中解出太陽(yáng)的質(zhì)量。2.設(shè)太陽(yáng)的質(zhì)量為M,某個(gè)行星的質(zhì)量是m,行星與太陽(yáng)之間的距離是r,行星的公轉(zhuǎn)周期是T,已知引力常量G,試計(jì)算太陽(yáng)的質(zhì)

2、量。3.已知衛(wèi)星繞行星運(yùn)動(dòng)的周期和衛(wèi)星與行星之間的距離,可以計(jì)算出行星的質(zhì)量。自我檢測(cè)自主閱讀三、發(fā)現(xiàn)未知天體1.海王星的發(fā)現(xiàn):英國(guó)劍橋大學(xué)的學(xué)生亞當(dāng)斯和法國(guó)年輕的天文學(xué)家勒維耶根據(jù)天王星的觀測(cè)資料,利用萬(wàn)有引力定律計(jì)算出天王星外“新”行星的軌道。1846年9月23日,德國(guó)的伽勒在勒維耶預(yù)言的位置附近發(fā)現(xiàn)了這顆行星海王星。2.海王星的發(fā)現(xiàn)和哈雷彗星的“按時(shí)回歸”確立了萬(wàn)有引力定律的地位,也成為科學(xué)史上的美談。3.其他天體的發(fā)現(xiàn):近100年來(lái),人們?cè)诤Ｍ跣堑能壍乐庥职l(fā)現(xiàn)了冥王星、鬩神星等幾個(gè)較大的天體。自我檢測(cè)自主閱讀1.正誤辨析(1)已知地球繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的周期和地球到太陽(yáng)的距離可以計(jì)算地球的質(zhì)

3、量。()解析:已知地球繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的周期和地球到太陽(yáng)的距離可以計(jì)算太陽(yáng)的質(zhì)量。答案:(2)天王星是依據(jù)萬(wàn)有引力定律計(jì)算的軌道而發(fā)現(xiàn)的。()解析:人們依據(jù)萬(wàn)有引力定律計(jì)算的軌道發(fā)現(xiàn)的是海王星等,不是天王星。答案:(3)海王星的發(fā)現(xiàn)確立了萬(wàn)有引力定律的地位。()答案:(4)牛頓根據(jù)萬(wàn)有引力定律計(jì)算出了海王星的軌道。()解析:計(jì)算出海王星軌道的是亞當(dāng)斯和勒維耶。答案:自我檢測(cè)自主閱讀2.設(shè)地面附近的重力加速度g為9.8 m/s2,地球半徑R=6.4106 m,引力常量G=6.6710-11 Nm2/kg2,試估算地球的質(zhì)量。3.若已知衛(wèi)星繞地球運(yùn)動(dòng)的周期T和衛(wèi)星到地心的距離r,可以計(jì)算衛(wèi)星的質(zhì)量嗎?答

4、案:不可以。因?yàn)?,等式兩邊衛(wèi)星的質(zhì)量消去了,只能計(jì)算中心天體的質(zhì)量。知識(shí)點(diǎn)一知識(shí)點(diǎn)二問(wèn)題導(dǎo)引觀察下面兩幅圖片,請(qǐng)思考:(1)如果知道自己的重力,你能否求出地球的質(zhì)量?(2)如何能測(cè)得太陽(yáng)的質(zhì)量呢?知識(shí)點(diǎn)一知識(shí)點(diǎn)二知識(shí)點(diǎn)一知識(shí)點(diǎn)二畫(huà)龍點(diǎn)睛 利用萬(wàn)有引力提供向心力的方法只能求出中心天體的質(zhì)量而不能求出做圓周運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星或行星的質(zhì)量。知識(shí)點(diǎn)一知識(shí)點(diǎn)二典例剖析【例1】 (多選)要計(jì)算地球的質(zhì)量,除已知的一些常數(shù)外還需知道某些數(shù)據(jù),現(xiàn)給出下列各組數(shù)據(jù),可以計(jì)算出地球質(zhì)量的有()A.已知地球半徑RB.已知衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑r和線速度vC.已知衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的線速度v和周期TD.已

5、知地球公轉(zhuǎn)的周期T及運(yùn)轉(zhuǎn)半徑r知識(shí)點(diǎn)一知識(shí)點(diǎn)二答案:ABC 知識(shí)點(diǎn)一知識(shí)點(diǎn)二規(guī)律方法 求解天體質(zhì)量的注意事項(xiàng)(2)注意R、r的區(qū)分。R指中心天體的球體半徑,r指行星或衛(wèi)星的軌道半徑。若行星或衛(wèi)星繞近中心天體軌道運(yùn)行,則有R=r。知識(shí)點(diǎn)一知識(shí)點(diǎn)二變式訓(xùn)練1嫦娥一號(hào)是我國(guó)首次發(fā)射的探月衛(wèi)星,它在距月球表面高度為200 km的圓形軌道上運(yùn)行,運(yùn)行周期為127 min。已知引力常量G=6.6710-11 Nm2/kg2,月球半徑約為1.74103 km。利用以上數(shù)據(jù)估算月球的質(zhì)量約為()A.8.11010 kgB.7.41013 kgC.5.41019 kgD.7.41022 kg答案:D知識(shí)點(diǎn)一知識(shí)

6、點(diǎn)二問(wèn)題導(dǎo)引2003年8月29日,火星、地球和太陽(yáng)處于三點(diǎn)一線,上演“火星沖日”的天象奇觀。這是6萬(wàn)年來(lái)火星距地球最近的一次,與地球之間的距離只有5 576萬(wàn)千米,為人類(lèi)研究火星提供了最佳時(shí)機(jī)。美國(guó)宇航局公布的“火星沖日”的虛擬圖如圖所示,請(qǐng)思考:(1)該時(shí)刻火星和地球誰(shuí)的速度大呢?(2)再經(jīng)過(guò)一年時(shí)間,火星是否又回到了原位置?知識(shí)點(diǎn)一知識(shí)點(diǎn)二知識(shí)點(diǎn)一知識(shí)點(diǎn)二知識(shí)歸納1.基本思路:一般行星或衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)可看作勻速圓周運(yùn)動(dòng),所需向心力由中心天體對(duì)它的萬(wàn)有引力提供。2.常用關(guān)系知識(shí)點(diǎn)一知識(shí)點(diǎn)二3.四個(gè)重要結(jié)論:設(shè)質(zhì)量為m的天體繞另一質(zhì)量為M的中心天體做半徑為r的勻速圓周運(yùn)動(dòng)。知識(shí)點(diǎn)一知識(shí)點(diǎn)二典例剖析

7、【例2】 如圖所示,在火星與木星軌道之間有一小行星帶。假設(shè)該帶中的小行星只受到太陽(yáng)的引力,并繞太陽(yáng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。下列說(shuō)法正確的是()A.太陽(yáng)對(duì)各小行星的引力相同B.各小行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的周期均小于一年C.小行星帶內(nèi)側(cè)小行星的向心加速度值大于外側(cè)小行星的向心加速度值D.小行星帶內(nèi)各小行星圓周運(yùn)動(dòng)的線速度值大于地球公轉(zhuǎn)的線速度值知識(shí)點(diǎn)一知識(shí)點(diǎn)二答案:C 知識(shí)點(diǎn)一知識(shí)點(diǎn)二知識(shí)點(diǎn)一知識(shí)點(diǎn)二變式訓(xùn)練2如圖所示,甲、乙兩顆衛(wèi)星以相同的軌道半徑分別繞質(zhì)量為M和2M的行星做勻速圓周運(yùn)動(dòng),下列說(shuō)法正確的是()A.甲的向心加速度的大小比乙的小B.甲的運(yùn)行周期比乙的小C.甲的角速度比乙的大D.甲的線速度比乙的大知識(shí)

8、點(diǎn)一知識(shí)點(diǎn)二答案:A 12341.地球表面的平均重力加速度為g,地球半徑為R,引力常量為G,可估算地球的平均密度為()答案:A12342.(多選)質(zhì)量為m的探月航天器在接近月球表面的軌道上飛行,其運(yùn)動(dòng)視為勻速圓周運(yùn)動(dòng)。已知月球質(zhì)量為M,月球半徑為R,月球表面重力加速度為g,引力常量為G,不考慮月球自轉(zhuǎn)的影響,則航天器的()1234答案:AC 12343.(多選)科學(xué)家在研究地月組成的系統(tǒng)時(shí),從地球向月球發(fā)射激光,測(cè)得激光往返時(shí)間為t。若還已知引力常量G,月球繞地球旋轉(zhuǎn)(可看成勻速圓周運(yùn)動(dòng))的周期T,光速c(地球到月球的距離遠(yuǎn)大于它們的半徑)。則由以上物理量可以求出()A.月球到地球的距離B.地

9、球的質(zhì)量C.月球受地球的引力D.月球的質(zhì)量1234答案:AB 12344.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。若它貼近該天體的表面做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期為T(mén)1,已知引力常量為G。(1)則該天體的密度是多少?(2)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T(mén)2,則該天體的密度又是多少?1234編后語(yǔ) 聽(tīng)課對(duì)同學(xué)們的學(xué)習(xí)有著非常重要的作用。課聽(tīng)得好好，直接關(guān)系到大家最終的學(xué)習(xí)成績(jī)。如何聽(tīng)好課，同學(xué)們可以參考如下建議： 一、聽(tīng)要點(diǎn)。 一般來(lái)說(shuō)，一節(jié)課的要點(diǎn)就是老師們?cè)趥湔n中準(zhǔn)備的講課大綱。許多老師在講課正式開(kāi)始之前會(huì)告訴大家，同學(xué)們對(duì)此要格外注意。例如在學(xué)習(xí)物理課“力的三

10、要素”這一節(jié)時(shí)，老師會(huì)先列出力的三要素大小、方向、作用點(diǎn)。這就是一堂課的要點(diǎn)。把這三點(diǎn)認(rèn)真聽(tīng)好了，這節(jié)課就基本掌握了。 二、聽(tīng)思路。 思路就是我們思考問(wèn)題的步驟。例如老師在講解一道數(shù)學(xué)題時(shí)，首先思考應(yīng)該從什么地方下手，然后在思考用什么方法，通過(guò)什么樣的過(guò)程來(lái)進(jìn)行解答。聽(tīng)課時(shí)關(guān)鍵應(yīng)該弄清楚老師講解問(wèn)題的思路。 三、聽(tīng)問(wèn)題。 對(duì)于自己預(yù)習(xí)中不懂的內(nèi)容，上課時(shí)要重點(diǎn)把握。在聽(tīng)講中要特別注意老師和課本中是怎么解釋的。如果老師在講課中一帶而過(guò)，并沒(méi)有詳細(xì)解答，大家要及時(shí)地把它們記下來(lái)，下課再向老師請(qǐng)教。 四、聽(tīng)方法。 在課堂上不僅要聽(tīng)老師講課的結(jié)論而且要認(rèn)真關(guān)注老師分析、解決問(wèn)題的方法。比如上語(yǔ)文課學(xué)習(xí)漢字，一般都是遵循著“形”、“音”、“義”的研究方向；分析小說(shuō)，一般都是從人物、環(huán)境、情節(jié)三個(gè)要素入手；寫(xiě)記敘文，則要從時(shí)間、地點(diǎn)、人物和事情發(fā)生的起因、經(jīng)過(guò)、結(jié)果六個(gè)方面進(jìn)行敘述。這些都是語(yǔ)文學(xué)習(xí)中的一些具體方法。其他的科目也有適用的學(xué)習(xí)方法，如解數(shù)學(xué)題時(shí)，會(huì)用到反正法；換元