2020版物理新教材新素養(yǎng)學(xué)案人教必修第二冊(cè)課件：第七章　3　萬(wàn)有引力理論的成就

1、-1- 3萬(wàn)有引力理論的成就 課前篇自主預(yù)習(xí) 必備知識(shí)自我檢測(cè) 一、“稱量”地球的質(zhì)量 2.結(jié)論:只要測(cè)出引力常量G的值,利用g、R的值就可以計(jì)算地球 的質(zhì)量,因此卡文迪什把自己的實(shí)驗(yàn)說(shuō)成是“稱量地球的重量”。 課前篇自主預(yù)習(xí) 必備知識(shí)自我檢測(cè) 二、計(jì)算天體的質(zhì)量 1.計(jì)算太陽(yáng)質(zhì)量 設(shè)太陽(yáng)的質(zhì)量為m太,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。根據(jù)行星做圓周 2.計(jì)算行星質(zhì)量:若已知衛(wèi)星繞行星運(yùn)動(dòng)的周期T和衛(wèi)星與行星之 間的距離r,根據(jù)萬(wàn)有引力提供向心力得行星的質(zhì)量m行 課前篇自主預(yù)習(xí) 必備知識(shí)自我檢測(cè) 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)

2、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日晚,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,人們稱其為“筆尖下發(fā) 現(xiàn)的行星”。 2.其他天體的發(fā)現(xiàn):發(fā)現(xiàn)海王星過(guò)程中所用的“計(jì)算、預(yù)測(cè)和觀察” 的方法指導(dǎo)人們尋找新的天體。近100年來(lái),人們?cè)诤Ｍ跣堑能壍?之外又發(fā)現(xiàn)了冥王星、鬩神星等幾個(gè)較大的天體。 課前篇自主預(yù)習(xí) 必備知識(shí)自我檢測(cè) 四、預(yù)言哈雷彗星的回歸 1.英國(guó)天文學(xué)家哈雷從1337年到1698年的彗星記錄中挑選了24顆 彗星,依據(jù)萬(wàn)有引力定律,用一年的時(shí)間計(jì)算了它們的軌道。發(fā)現(xiàn) 1531年、

3、1607年和1682年出現(xiàn)的這三顆彗星軌道看起來(lái)如出一轍。 他大膽預(yù)言,這三次出現(xiàn)的彗星是同一顆星,周期約為76年,并預(yù)言它 將于1758年底或1759年初再次回歸。1759年3月這顆彗星如期通過(guò) 了近日點(diǎn)。 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。 五、解釋自然現(xiàn)象 1.牛頓用月球和太陽(yáng)的萬(wàn)有引力解釋了潮汐現(xiàn)象。 2.用萬(wàn)有引力定律等推測(cè)地球呈赤道處略為隆起的扁平形狀。 3.分析了地球表面重力加速度微小差異的原因,以及指導(dǎo)重力探礦。 課前篇自主預(yù)習(xí) 必備知識(shí)自我檢測(cè) 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

4、的質(zhì)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)的是海王星而不是 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: 課前篇自主預(yù)習(xí) 必備知識(shí)自我檢測(cè) 2.(多選)已知引力常量G,利用下列數(shù)據(jù),可以計(jì)算出地球質(zhì)量的 是() A.已知地球的半徑R和地面的重力加速度g B.已知地球繞太陽(yáng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑r和周期T C.已

5、知衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑r和線速度v D.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T 課前篇自主預(yù)習(xí) 必備知識(shí)自我檢測(cè) 答案:ACD 課堂篇探究學(xué)習(xí) 探究一探究二隨堂檢測(cè) 天體的質(zhì)量和密度的計(jì)算天體的質(zhì)量和密度的計(jì)算 情景導(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? 課堂篇探究學(xué)習(xí) 探究一探究二隨堂檢測(cè) 知識(shí)歸納 1.天體質(zhì)量的計(jì)算 (1)“自力更生法”:若已知天體(如地球)的半徑R和表面的重力加 速度g,根據(jù)物體的重力近似等于天體對(duì)物體的引力,得 (2)“借助外援法”:借助繞中心天體(如地球)做圓周運(yùn)動(dòng)的行星或

6、衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)周期T和軌道半徑r計(jì)算中心天體的質(zhì)量,依據(jù)是萬(wàn)有引 課堂篇探究學(xué)習(xí) 探究一探究二隨堂檢測(cè) 2.天體密度的計(jì)算 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。 課堂篇探究學(xué)習(xí) 探究一探究二隨堂檢測(cè) 實(shí)例引導(dǎo) 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R B.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v C.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T D.已知地球公轉(zhuǎn)的周期T及運(yùn)轉(zhuǎn)半徑r 課堂篇探究學(xué)習(xí) 探究一探究二隨堂檢測(cè) 答案:A

7、BC 課堂篇探究學(xué)習(xí) 探究一探究二隨堂檢測(cè) 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)星繞近中心天體表面運(yùn)行,則有R=r。 課堂篇探究學(xué)習(xí) 探究一探究二隨堂檢測(cè) 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 kg C.5.41019 kgD.7.41022 kg 答案:D 課

8、堂篇探究學(xué)習(xí) 探究一探究二隨堂檢測(cè) 天體運(yùn)動(dòng)的分析與計(jì)算天體運(yùn)動(dòng)的分析與計(jì)算 情景導(dǎo)引 2018年7月27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?；鹦桥c地球之間的距離只有5 770萬(wàn)千米,為人類研 究火星提供了很好時(shí)機(jī)?！盎鹦菦_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? 課堂篇探究學(xué)習(xí) 探究一探究二隨堂檢測(cè) 課堂篇探究學(xué)習(xí) 探究一探究二隨堂檢測(cè) 知識(shí)歸納 1.一個(gè)模型 一般行星或衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)可看作勻速圓周運(yùn)動(dòng)。 2.兩條思路 課堂篇探究學(xué)習(xí) 探究一探究二隨堂檢測(cè) 3.四個(gè)重要結(jié)論 設(shè)質(zhì)量為m的行星或

9、衛(wèi)星繞另一質(zhì)量為m天的中心天體做半徑為 r的勻速圓周運(yùn)動(dòng)。 課堂篇探究學(xué)習(xí) 探究一探究二隨堂檢測(cè) 實(shí)例引導(dǎo) 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 課堂篇探究學(xué)習(xí) 探究一探究二隨堂檢測(cè) 答案:C 課堂篇探究學(xué)習(xí) 探究一探究二隨堂檢測(cè) 規(guī)律方法 天體運(yùn)動(dòng)問(wèn)題解決技巧 (1)比較圍繞同一個(gè)中心天體做勻速圓

10、周運(yùn)動(dòng)的行星或衛(wèi)星的v、 、T、an等物理量的大小時(shí),可考慮口訣“越遠(yuǎn)越慢”(v、T)、 “越遠(yuǎn)越小”(an)。 (2)若已知量或待求量中涉及重力加速度g,則應(yīng)考慮黃金代換 課堂篇探究學(xué)習(xí) 探究一探究二隨堂檢測(cè) 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 答案:A 課堂篇探究學(xué)習(xí) 探究一探究二隨堂檢測(cè) 1.(2019全國(guó)卷,15)金星、地球和火星繞太陽(yáng)的公轉(zhuǎn)均可視為勻 速圓周運(yùn)動(dòng),它們的向心加速度大小分別為a金、a地、a火,它們沿軌 道運(yùn)行的速率分別為v金、v地、v火。已知它們的軌道半徑R金R地 a地a火B(yǎng).a火a地a金 C.v地v火v金D.v火v地v金 答案:A 課堂篇探究學(xué)習(xí) 探究一探究二隨堂檢測(cè) 2.有一星球的密度與地球的密度相同,但它表面處的重力加速度是 地球表面處的重力加速度的4倍,則該星球的質(zhì)量是地球質(zhì)量的( ) 答案: