高效課堂天體的質(zhì)量與密度（課堂PPT）

1、1內(nèi)容內(nèi)容要求要求新課標(biāo)全國(guó)卷地區(qū)新課標(biāo)全國(guó)卷地區(qū)萬(wàn)有引萬(wàn)有引力定律力定律及其應(yīng)及其應(yīng)用用級(jí)級(jí)2013卷卷2013卷卷2014卷卷2014卷卷2015卷卷19題題 6分分20題題6分分19題題6分分18題題6分分21題題6分分高考考高考考法分析法分析1）計(jì)算星球附近的重力加速度）計(jì)算星球附近的重力加速度2）不同軌道衛(wèi)星間物理量的比較問(wèn)題）不同軌道衛(wèi)星間物理量的比較問(wèn)題3）衛(wèi)星問(wèn)題中的基本物理問(wèn)題）衛(wèi)星問(wèn)題中的基本物理問(wèn)題4）地球同步衛(wèi)星）地球同步衛(wèi)星5）6）宇宙中的雙星系統(tǒng)）宇宙中的雙星系統(tǒng)計(jì)算中心天體的質(zhì)量和密度計(jì)算中心天體的質(zhì)量和密度2【學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)】n1. 掌握處理天體運(yùn)動(dòng)的思路和方

2、法掌握處理天體運(yùn)動(dòng)的思路和方法n2.掌握天體質(zhì)量與密度的估算方法掌握天體質(zhì)量與密度的估算方法【重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)難點(diǎn)】掌握天體的質(zhì)量與密度估算方法掌握天體的質(zhì)量與密度估算方法3（1）環(huán)繞天體萬(wàn)有引力提供向心力）環(huán)繞天體萬(wàn)有引力提供向心力【上節(jié)回顧上節(jié)回顧】（2）地球表面附近）地球表面附近重力重力近似等于近似等于萬(wàn)有引力萬(wàn)有引力mgRGmM24【典例【典例1 1】 已知環(huán)繞某行星做圓周運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星的速度已知環(huán)繞某行星做圓周運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星的速度v,周期為周期為T，角速度為，角速度為,軌道半徑為軌道半徑為r,萬(wàn)有引力常數(shù)為萬(wàn)有引力常數(shù)為G,求此行星的質(zhì)量求此行星的質(zhì)量. 一、天體的質(zhì)量一、天體的質(zhì)量GvrMrv

3、mrmMG222 方方法法一一：TGrMTmrmMGr23222442 方法三：方法三：GrMmrmMGr3222 方法二：方法二：r r、v vr r、r r、T T解：設(shè)衛(wèi)星質(zhì)量為解：設(shè)衛(wèi)星質(zhì)量為m，以衛(wèi)星為研究對(duì)象，萬(wàn)有引力，以衛(wèi)星為研究對(duì)象，萬(wàn)有引力提供它做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，由向心力公式得提供它做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，由向心力公式得5一、天體的質(zhì)量一、天體的質(zhì)量GvrMrvmrmMG222方法一：TGrMTmrrmMG23222244方法三：GrMmrrmMG3222方法二：r r、v vr r、r r、T TGRgMmgmMGR22 R R、g g若只知道行星的半徑若只知道行星的

4、半徑R R和表面的重和表面的重力加速度力加速度g g，怎樣求行星的質(zhì)量？，怎樣求行星的質(zhì)量？解：設(shè)行星表面的一個(gè)物體質(zhì)量為解：設(shè)行星表面的一個(gè)物體質(zhì)量為m，物體受到的，物體受到的重力重力近似等于近似等于萬(wàn)有引力萬(wàn)有引力，則有，則有6小試牛刀1 1、美國(guó)東部時(shí)間、美國(guó)東部時(shí)間20132013年年1111月月1818日，日，“火星大氣與揮火星大氣與揮發(fā)演化發(fā)演化”探測(cè)器搭乘探測(cè)器搭乘“宇宙神宇宙神V V型型”火箭沖天而起，火箭沖天而起，并于并于20142014年年9 9月月2222日抵達(dá)火星軌道。如果要通過(guò)觀測(cè)日抵達(dá)火星軌道。如果要通過(guò)觀測(cè)求得火星的質(zhì)量，需要測(cè)量的物理量有求得火星的質(zhì)量，需要測(cè)量

5、的物理量有( () ) A A火星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的周期和軌道半徑火星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的周期和軌道半徑 B B火星的衛(wèi)星繞火星運(yùn)動(dòng)的周期和軌道半徑火星的衛(wèi)星繞火星運(yùn)動(dòng)的周期和軌道半徑 C C火星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的周期和火星的衛(wèi)星繞火星火星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的周期和火星的衛(wèi)星繞火星 運(yùn)動(dòng)的軌道半徑運(yùn)動(dòng)的軌道半徑 D D火星的衛(wèi)星繞火星運(yùn)動(dòng)的周期和火星繞太陽(yáng)火星的衛(wèi)星繞火星運(yùn)動(dòng)的周期和火星繞太陽(yáng) 運(yùn)動(dòng)的軌道半徑運(yùn)動(dòng)的軌道半徑 求火星的求火星的MM則火星為中心天體則火星為中心天體以環(huán)繞天體衛(wèi)星為研究對(duì)象以環(huán)繞天體衛(wèi)星為研究對(duì)象萬(wàn)有引力提供向心力萬(wàn)有引力提供向心力AA7n2、(2013全國(guó)，全國(guó)，18)“嫦娥一號(hào)嫦娥一號(hào)”是我

6、國(guó)首次發(fā)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射的探月衛(wèi)星，它在距月球表面高度為200 km的圓的圓形軌道上運(yùn)行，運(yùn)行周期為形軌道上運(yùn)行，運(yùn)行周期為127分鐘已知引力常分鐘已知引力常量量G6.671011Nm2/kg2，月球半徑約為，月球半徑約為1.74103 km.利用以上數(shù)據(jù)估算月球的質(zhì)量約為利用以上數(shù)據(jù)估算月球的質(zhì)量約為()n A8.11010kg B7.41013kgn C5.41019kg D7.41022kg小試牛刀小試牛刀 求月球的求月球的MM則月球?yàn)橹行奶祗w則月球?yàn)橹行奶祗w以環(huán)繞天體以環(huán)繞天體“嫦娥一號(hào)嫦娥一號(hào)”為研究對(duì)象為研究對(duì)象萬(wàn)有引力提萬(wàn)有引力提供向心力，供向心力

7、， 其中其中r rR Rh hAA8 3、在距離在距離某某星球表面上的星球表面上的h處處,由靜止釋由靜止釋放一小球，經(jīng)過(guò)時(shí)間放一小球，經(jīng)過(guò)時(shí)間t,小球落到星球表面。已小球落到星球表面。已知該星球的半徑為知該星球的半徑為R,萬(wàn)有引力常數(shù)為萬(wàn)有引力常數(shù)為G.求該求該星球的質(zhì)量星球的質(zhì)量M.小試牛刀小試牛刀解：設(shè)該星球表面的重力加速度為解：設(shè)該星球表面的重力加速度為g g，小球做自由，小球做自由 落體運(yùn)動(dòng)有落體運(yùn)動(dòng)有設(shè)星球表面有一質(zhì)量為設(shè)星球表面有一質(zhì)量為mm的物體，由的物體，由重力重力近似等于近似等于萬(wàn)有引力萬(wàn)有引力有有聯(lián)立兩式解得聯(lián)立兩式解得tgh221tGRhM222A9發(fā)散思維發(fā)散思維 ：

8、已知該星已知該星球的半徑球的半徑R R，想要測(cè)量，想要測(cè)量質(zhì)量，你還有那些辦法質(zhì)量，你還有那些辦法tgh221 gh202 tx 0 tgh221 10【典例【典例1 1】已知環(huán)繞某行星做圓周運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星的速度已知環(huán)繞某行星做圓周運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星的速度v,周期為周期為T，角速度為，角速度為,軌道半徑為軌道半徑為r。若已知行星。若已知行星的半徑的半徑R,重力加速度為重力加速度為g，萬(wàn)有引力常數(shù)為，萬(wàn)有引力常數(shù)為G。求行星質(zhì)量。求行星質(zhì)量。二、中心天體的密度二、中心天體的密度RGvrVM3243 RGrVM33243 RTGrVM3233 343RVGgMmgRmMGR22方法四：GrMrmrmMGvv2

9、22方法一：TrTGMmrrmMG23222442方法三：GMmrrmMGrww3222方法二：RGgVM 43 11二、中心天體的密度二、中心天體的密度RvGrVM3243RGrVM33243RTrGVM3233RGgVM43RvG2243G432TG232.2.以環(huán)繞天體為研究以環(huán)繞天體為研究對(duì)象求中心天體的對(duì)象求中心天體的3.3.以近地衛(wèi)星為研究以近地衛(wèi)星為研究對(duì)象求中心天體的對(duì)象求中心天體的RrR R、v vT Tr r、v v、R Rr r、R Rr r、T T、R RR R、g g1. 1.以中心天體表面的物體為研究對(duì)象以中心天體表面的物體為研究對(duì)象12n4、(2011福建，福建，

10、13)“嫦娥二號(hào)嫦娥二號(hào)”是我國(guó)月球探測(cè)是我國(guó)月球探測(cè)第二期工程的先導(dǎo)星。若測(cè)得第二期工程的先導(dǎo)星。若測(cè)得“嫦娥二號(hào)嫦娥二號(hào)”在月球在月球（可視為密度均勻的球體）表面附近圓形軌道運(yùn)行（可視為密度均勻的球體）表面附近圓形軌道運(yùn)行的周期為的周期為T，已知引力常量為，已知引力常量為G，球，球體體體積體積計(jì)算公計(jì)算公式式 ，則可估算月球的，則可估算月球的（ ）n A密度密度B質(zhì)量質(zhì)量n C半徑半徑 D自轉(zhuǎn)周期自轉(zhuǎn)周期小試牛刀小試牛刀AA1314研究對(duì)象研究對(duì)象求求MM求求環(huán)繞環(huán)繞天體天體有一定有一定高度高度 近地近地 星球表面的物體星球表面的物體mgRGmM21 1、解題思路：、解題思路：（1）以環(huán)繞

11、天體為研究對(duì)象）以環(huán)繞天體為研究對(duì)象（2）以星球表面的物體為研究對(duì)象）以星球表面的物體為研究對(duì)象2 2、求中心天體的質(zhì)量和密度、求中心天體的質(zhì)量和密度15n A Bn C Dn 5.宇航員站在月球表面上的宇航員站在月球表面上的h高處高處,沿水平方向沿水平方向以速度以速度 拋出一個(gè)小球拋出一個(gè)小球,測(cè)得拋出點(diǎn)與落地點(diǎn)之測(cè)得拋出點(diǎn)與落地點(diǎn)之間的水平距離為間的水平距離為L(zhǎng).已知該月球的半徑為已知該月球的半徑為R,繞地球繞地球公轉(zhuǎn)的周期為公轉(zhuǎn)的周期為T，軌道半徑為，軌道半徑為r，角速度為，角速度為，萬(wàn)，萬(wàn)有引力常數(shù)為有引力常數(shù)為G.則月球的質(zhì)量和密度為（則月球的質(zhì)量和密度為（ ）v0LRGvho2223小試牛刀小試牛刀RGr23243LRGvho23RTGr22