2024屆新高考物理精準(zhǔn)沖刺復(fù)習(xí)：測量天體質(zhì)量

2024屆新高考物理精準(zhǔn)沖刺復(fù)習(xí)

測量天體質(zhì)量“稱量”計(jì)劃項(xiàng)目開啟判天地之美，析萬物之理項(xiàng)目流程1開發(fā)背景2項(xiàng)目設(shè)計(jì)3項(xiàng)目任務(wù)4實(shí)踐運(yùn)用5反思點(diǎn)評(píng)1項(xiàng)目開發(fā)背景自遠(yuǎn)古以來，當(dāng)人們仰望星空時(shí)，天空中壯麗璀璨的景象便吸引了他們的注意，智慧的頭腦開始探索星體運(yùn)動(dòng)的奧秘。到了17世紀(jì)，牛頓以他偉大的工作，把天空中的現(xiàn)象和地面上的現(xiàn)象統(tǒng)一起來，成功的解釋了天體運(yùn)行的規(guī)律。時(shí)至今日，上千顆人造地球衛(wèi)星。按照萬有引力定律為他們“設(shè)定”的軌道繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)，牛頓發(fā)現(xiàn)的萬有引力定律取得了如此輝煌的成就，以至于阿波羅八號(hào)從月球返航的途中，當(dāng)?shù)孛婵刂浦行膯柤笆钦l在駕駛的時(shí)候。宇航員回答：“我想現(xiàn)在是牛頓在駕駛?！痹谟?jì)算返航的數(shù)據(jù)時(shí)，需要用到地球的質(zhì)量，那么對(duì)于地球，我們應(yīng)該怎樣“稱量”它的質(zhì)量呢？2項(xiàng)目設(shè)計(jì)確定項(xiàng)目目標(biāo)1、理解“稱量地球質(zhì)量”的基本思路2、理解計(jì)算太陽質(zhì)量的基本思路3、總結(jié)天體質(zhì)量的常用估算方法項(xiàng)目目標(biāo)3項(xiàng)目任務(wù)任務(wù)一：稱量地球質(zhì)量（小組討論3min）問題1：怎樣測量一個(gè)物體（例如籃球）的質(zhì)量？你能說出幾種方法嗎？問題2：對(duì)于像地球這樣質(zhì)量較大，體積較大的天體，它的質(zhì)量是多少呢？能否從萬有引力的角度考慮通過地面上的物體，“測出”地球的質(zhì)量？問題3：萬有引力我們是否能夠測量？我們能夠測量什么力？問題4：回顧重力的定義，思考重力就是萬有引力嗎？問題5：為了“測出”地球質(zhì)量，我們需要做怎樣的簡化？項(xiàng)目成果展示問題1：怎樣測量一個(gè)物體（例如籃球）的質(zhì)量？你能說出幾種方法嗎？直接測量間接測量問題2：對(duì)于像地球這樣質(zhì)量較大，體積較大的天體，它的質(zhì)量是多少呢？能否從萬有引力的角度考慮通過地面上的物體，“測出”地球的質(zhì)量？用間接測量的方法得到，如果知道物體與地球之間的萬有引力，運(yùn)用剛學(xué)完的萬有引力定律，通過計(jì)算可得到地球的質(zhì)量。任務(wù)一、“稱量”地球的質(zhì)量問題3：萬有引力我們是否能夠測量？我們能夠測量什么力？一、“稱量”地球的質(zhì)量萬有引力不易測量，我們能夠測量的是重力。問題4：回顧重力的定義，思考重力就是萬有引力嗎？重力是由于地球的吸引而產(chǎn)生的。而在地球上的物體還要隨著地球一起自轉(zhuǎn)，地球給它的萬有引力還要提供圓周運(yùn)動(dòng)的向心力。所以，物體實(shí)際受地球給它的萬有引力，可分解為兩個(gè)分力，其中一個(gè)分力為物體隨地球自轉(zhuǎn)做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力Fn，另一個(gè)分力就是物體的重力mg。問題5：為了“測出”地球質(zhì)量，我們需要做怎樣的簡化？一、“稱量”地球的質(zhì)量考慮自轉(zhuǎn)時(shí)：F＝Fn＋mg不計(jì)自轉(zhuǎn)時(shí)：Fn=0問題6：根據(jù)萬有引力定律和牛頓第二定律，思考為什么高山上的自由落體加速度比山下地面的?。恳?、“稱量”地球的質(zhì)量任務(wù)二：稱量其他天體的質(zhì)量（小組討論3min）問題1：已知月球繞地球轉(zhuǎn)動(dòng)的周期T和半徑r，由此可以求出地球的質(zhì)量嗎？能否求出月球的質(zhì)量呢？問題2：地球繞太陽的公轉(zhuǎn)周期T和它與太陽的距離r，你能求出太陽的質(zhì)量嗎？若要求太陽的密度，還需要哪些量？問題3：嫦娥三號(hào)探測器，是中國第一個(gè)月球軟著陸的無人登月探測器。它陸續(xù)開展了“觀天、看地、測月”的科學(xué)探測和其它預(yù)定任務(wù)，取得一定成果。若嫦娥三號(hào)繞月球表面飛行一周的時(shí)間為T，怎樣利用這個(gè)條件估測月球的密度？交流討論

二、計(jì)算天體的質(zhì)量問題1：如圖，已知月球繞地球轉(zhuǎn)動(dòng)的周期T和半徑r，由此可以求出地球的質(zhì)量嗎？能否求出月球的質(zhì)量呢？無法計(jì)算月球的質(zhì)量m地球的質(zhì)量M二、計(jì)算天體的質(zhì)量問題2：如圖，地球繞太陽的公轉(zhuǎn)周期T和它與太陽的距離r，你能求出太陽的質(zhì)量嗎？若要求太陽的密度，還需要哪些量？需要知道太陽的半徑R太陽的質(zhì)量m太問題3：嫦娥三號(hào)探測器，是中國嫦娥工程二期中的一個(gè)探測器，是中國第一個(gè)月球軟著陸的無人登月探測器。它陸續(xù)開展了“觀天、看地、測月”的科學(xué)探測和其它預(yù)定任務(wù)，取得一定成果。若嫦娥三號(hào)繞月球表面飛行一周的時(shí)間為T，怎樣利用這個(gè)條件估測月球的密度？二、計(jì)算天體的質(zhì)量4實(shí)踐應(yīng)用5總結(jié)反思與評(píng)價(jià)任務(wù)三天體質(zhì)量和密度的估算

使用方法已知量利用公式表達(dá)式備注質(zhì)量的計(jì)算利用運(yùn)行天體r、T只能得到中心天體的質(zhì)量r、vv、T質(zhì)量的計(jì)算利用天體表面重力加速度g、R密度的計(jì)算利用運(yùn)行天體r、T、R利用近地衛(wèi)星只需測