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(diǎn)難點(diǎn)：1.利用萬有引力定律對天體進(jìn)行有關(guān)計(jì)算 2萬有引力定律與牛頓第二定律綜合解決圓周運(yùn)動(dòng)問題,3,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,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(jì)，人們觀測到太陽系第七個(gè)行星天王星的軌道和用萬有引力定律計(jì)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(yùn)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(jì)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(shí)回歸”最終確立了萬有引力定律的地位,8,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(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.,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(shí)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(shí)，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(shí)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(shí)，其表面的重力加速度約為9.8 m/s2等,20,21,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,22,23,課堂互動(dòng)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(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(yùn)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(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？,31,32,33,34,變式訓(xùn)練2 如果在一個(gè)星球上，宇航員為了估測星球的平均密度，設(shè)計(jì)了一個(gè)簡單的實(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,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(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,36,37,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(萬有引力常量為G),38,【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(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,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(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( ),42,A16400 B180 C801 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