萬(wàn)有引力定律的應(yīng)用 課件【 核心精講+備課精研+高效課堂 】高一下學(xué)期物理滬科版（2020）必修第二冊(cè)

第三節(jié)萬(wàn)有引力定律的應(yīng)用課堂活動(dòng)：一、“稱(chēng)量”天體的質(zhì)量典型例題1：卡文迪什在實(shí)驗(yàn)室測(cè)出了引力常量G的數(shù)值，他把自己的實(shí)驗(yàn)說(shuō)成是“稱(chēng)量地球質(zhì)量的實(shí)驗(yàn)”。（1）利用萬(wàn)有引力定律“稱(chēng)量”地球質(zhì)量時(shí)，應(yīng)該選擇哪個(gè)物體為研究對(duì)象？運(yùn)用哪些物理規(guī)律？需要忽略的次要因素是什么？萬(wàn)有引力定律的應(yīng)用第三節(jié)選地面上的物體作為研究對(duì)象運(yùn)用萬(wàn)有引力定律以及“物體重力等于地球?qū)λ娜f(wàn)有引力”忽略地球自轉(zhuǎn)的這個(gè)次要因素課堂活動(dòng)：一、“稱(chēng)量”天體的質(zhì)量典型例題1：卡文迪什在實(shí)驗(yàn)室測(cè)出了引力常量G的數(shù)值，他把自己的實(shí)驗(yàn)說(shuō)成是“稱(chēng)量地球質(zhì)量的實(shí)驗(yàn)”。（2）已知地球表面重力加速度g、地球半徑r地、引力常量G，如何“稱(chēng)量”地球質(zhì)量？萬(wàn)有引力定律的應(yīng)用第三節(jié)課堂活動(dòng)：一、“稱(chēng)量”天體的質(zhì)量典型例題2：為了研究太陽(yáng)系內(nèi)各行星繞太陽(yáng)的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，有時(shí)需要知道太陽(yáng)質(zhì)量。（1）能否用“稱(chēng)量”地球質(zhì)量的方法“稱(chēng)量”太陽(yáng)質(zhì)量？為什么？應(yīng)選哪個(gè)物體為研究對(duì)象？需要做怎樣的簡(jiǎn)化處理？萬(wàn)有引力定律的應(yīng)用第三節(jié)不能因?yàn)樘?yáng)是一個(gè)火熱的球體，無(wú)法知道其表面重力加速度選繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的行星（地球）作為研究對(duì)象地球繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)簡(jiǎn)化為勻速圓周運(yùn)動(dòng)，太陽(yáng)對(duì)地球的萬(wàn)有引力提供地球公轉(zhuǎn)所需向心力課堂活動(dòng)：一、“稱(chēng)量”天體的質(zhì)量典型例題2：為了研究太陽(yáng)系內(nèi)各行星繞太陽(yáng)的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，有時(shí)需要知道太陽(yáng)質(zhì)量。（2）已知太陽(yáng)中心與地球中心間的距離r、地球繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)的周期為T(mén)、引力常量G，如何“稱(chēng)量”太陽(yáng)質(zhì)量？萬(wàn)有引力定律的應(yīng)用第三節(jié)一、“稱(chēng)量”地球和太陽(yáng)的質(zhì)量1、“稱(chēng)量”地球的質(zhì)量：利用地球表面的重力加速度g和地球半徑r地，由

，可得地球質(zhì)量2、“稱(chēng)量”太陽(yáng)的質(zhì)量：測(cè)出地球繞太陽(yáng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑r和周期T，由

，可得太陽(yáng)質(zhì)量萬(wàn)有引力定律的應(yīng)用第三節(jié)課堂活動(dòng)：一、“稱(chēng)量”天體的質(zhì)量典型例題3：如圖，“嫦娥三號(hào)”飛船的環(huán)月軌道可近似看成是圓軌道，觀察飛船在環(huán)月軌道上的運(yùn)動(dòng)，發(fā)現(xiàn)每經(jīng)過(guò)時(shí)間t通過(guò)的弧長(zhǎng)為l，該弧長(zhǎng)對(duì)應(yīng)的圓心角為θ弧度。已知引力常量為G，飛船質(zhì)量為m，求月球質(zhì)量m月。萬(wàn)有引力定律的應(yīng)用第三節(jié)1682年出現(xiàn)1759年3月回歸萬(wàn)有引力定律的應(yīng)用第三節(jié)二、萬(wàn)有引力定律對(duì)天文學(xué)的貢獻(xiàn)1、英國(guó)天文學(xué)家哈雷運(yùn)用萬(wàn)有引力定律反復(fù)推算，大膽預(yù)言某顆彗星的周期約為76年。萬(wàn)有引力定律的應(yīng)用第三節(jié)二、萬(wàn)有引力定律對(duì)天文學(xué)的貢獻(xiàn)2、海王星被人們稱(chēng)為“筆尖下發(fā)現(xiàn)的行星”，它的發(fā)現(xiàn)過(guò)程充分顯示了理論對(duì)于實(shí)踐的巨大指導(dǎo)作用，所用的“計(jì)算、預(yù)測(cè)和觀察”的方法指導(dǎo)人們尋找新的天體。發(fā)現(xiàn)問(wèn)題大膽猜想理論推導(dǎo)實(shí)踐檢驗(yàn)天王星軌道與計(jì)算結(jié)果偏離各種推測(cè)亞當(dāng)斯、勒維耶計(jì)算新行星的軌道加勒在預(yù)言位置觀察到海王星課堂活動(dòng)：二、宇宙速度與人造地球衛(wèi)星典型例題4：牛頓設(shè)想：把物體從高山上水平拋出，速度一次比一次大，落地點(diǎn)也就一次比一次遠(yuǎn)；如果速度足夠大，物體就不再落回地面，它將繞地球運(yùn)動(dòng)，成為人造地球衛(wèi)星。（1）已知地球質(zhì)量為5.97×1024kg，地球半徑為6.37×106m，地球表面的重力加速度為9.8m/s2，引力常量G＝6.67×10﹣11N·m2/kg2，則需要多大速度才能使物體成為一顆繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的人造衛(wèi)星？萬(wàn)有引力定律的應(yīng)用第三節(jié)第一宇宙速度課堂活動(dòng)：二、宇宙速度與人造地球衛(wèi)星典型例題4：（2）如圖，衛(wèi)星進(jìn)入運(yùn)行軌道后繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)的線速度稱(chēng)為環(huán)繞速度，分析比較環(huán)繞速度與第一宇宙速度的大小關(guān)系。萬(wàn)有引力定律的應(yīng)用第三節(jié)圖中的衛(wèi)星軌道半徑r大于近地衛(wèi)星軌道半徑r地，則環(huán)繞速度小于第一宇宙速度所以：第一宇宙速度是衛(wèi)星的最大環(huán)繞速度！三、宇宙速度與人造地球衛(wèi)星1、物體在地面附近繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的速度，叫做第一宇宙速度。若以第一宇宙速度水平拋出蘋(píng)果，蘋(píng)果將不再落回地面，而成為地球的“人造衛(wèi)星”。第一宇宙速度數(shù)值為7.9km/s。2、如果初速度超過(guò)11.2km/s，衛(wèi)星就能完全擺脫地球引力的束縛，成為圍繞太陽(yáng)運(yùn)行的“人造衛(wèi)星”。將這一速度叫做第二宇宙速度。3、若要擺脫太陽(yáng)引力的束縛，飛到太陽(yáng)系以外的宇宙空間去，發(fā)射衛(wèi)星的初速度必須達(dá)到16.7km/s，這個(gè)速度叫做第三宇宙速度。萬(wàn)有引力定律的應(yīng)用第三節(jié)課堂活動(dòng)：二、宇宙速度與人造地球衛(wèi)星典型例題5：如圖，圍繞地球運(yùn)行有各種形態(tài)各異、大小不同、高低不同的人造地球衛(wèi)星。（1）質(zhì)量為m的衛(wèi)星繞地球m地運(yùn)行時(shí)，它的向心加速度a、線速度v、角速度ω、周期T與它的軌道半徑r滿足什么規(guī)律？萬(wàn)有引力定律的應(yīng)用第三節(jié)衛(wèi)星離地心越遠(yuǎn)，a越小，v越小，ω越小，T越大萬(wàn)有引力定律的應(yīng)用第三節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)方向一定：與地球自轉(zhuǎn)方向相同軌道平面一定：軌道平面和赤道平面重合，所有同步衛(wèi)星都在赤道正上方周期T一定：與地球自轉(zhuǎn)周期相同，T＝24h＝86400s角速度ω一定：與地球自轉(zhuǎn)角速度相同課堂活動(dòng)：二、宇宙速度與人造地球衛(wèi)星典型例題5：（2）相對(duì)于地面靜止且與地球自轉(zhuǎn)具有相同周期的衛(wèi)星稱(chēng)為地球同步衛(wèi)星，它具有什么特點(diǎn)？計(jì)算地球同步衛(wèi)星的離地高度h以及環(huán)繞線速度大小v。地球半徑r地=6.37×106m，地球質(zhì)量m地=5.97×1024kg教材：?jiǎn)栴}與思考1．已知月球半徑為1.7×106m，質(zhì)量為7.3×1022kg，則月球表面的重力加速度為多大？猜想并描述登月航天員在月球表面的行動(dòng)會(huì)是怎樣的情形。萬(wàn)有引力定律的應(yīng)用第三節(jié)由于月球表面重力加速度約為地球表面重力加速度的1/6，所以航天員在月球上重力約為地球上重力的1/6。若航天員在月球表面按地球上的習(xí)慣行走，會(huì)有飄浮感，不容易掌握平衡，一不小心就會(huì)跌倒。教材：?jiǎn)栴}與思考2．已知海王星以近似圓軌道繞太陽(yáng)運(yùn)行，半徑為4.50×1012m。已知太陽(yáng)質(zhì)量為1.9