江西省宜中学高中物理《6.4 万有引力理论成就》导学案（无答案）新人教版必修2.doc

第四节 万有引力理论成就（2课时）【学习目标】1.掌握万有引力定律在天文学中的简单应用.2.会利用天体表面上的重力与万有引力的关系,计算中心天体的质量,并会由万有引力公式和向心力公式进行其他运算.3.了解海王星和冥王星的发现历程,提高对科学家们献身科学研究的认识,培养理论联系实际,用理论指导实践的能力.【自主学习】1.天体之间的作用力主要是万有引力.2.忽略地球的自转,地面处物体的重力等于地球与物体间的万有引力,可列出公式方程为,从而可求出地球质量m=.3.根据行星(或卫星)的运动学物理量,表示出行星(或卫星)的向心力f=,而向心力是由万有引力来提供的,根据万有引力力公式，可列方程,即可求出中心天体的质量m=.4.太阳系九大行星中, 海王星和冥王星是根据万有引力定律发现的.【合作探究】一、计算中心天体质量以及密度1.以地球为例，已知一绕地卫星轨道半径为r若绕地线速度为v，则该卫星向心加速度为 ；若绕地周期为t，则该卫星向心加速度为 ；若绕地角速度为，则该卫星向心加速度为 ；2.若已知一卫星轨道半径为r，知道v、t、其中任意一个，试推导地球质量m。（万有引力常量g已知）3.若已知地球表面重力加速度为g，地球半径为r，可否计算地球质量？地球密度呢？（万有引力常量g已知）4.若已知离地球表面高度为h处重力加速度为g，地球半径为r，可否计算地球质量？地球密度呢？（万有引力常量g已知）5.是否可以把计算地球质量以及密度的方法推广到其他天体？二、发现未知天体(请同学们阅读课文“发现未知天体”部分的内容，考虑以下问题)1、应用万有引力定律除可估算天体质量外，还可以在天文学上有何应用？2、应用万有引力定律发现了哪些行星？3、怎样应用万有引力定律来发现未知天体的?发表你的看法。（交流讨论）三、双星系统及三星系统例1两个靠得很近的天体，离其它天体非常遥远，它们以其连线上某一点o为圆心各自做匀速圆周运动，两者的距离保持不变，科学家把这样的两个天体称为“双星”，如图所示。已知双星的质量为和，它们之间的距离为。求双星运行轨道半径和，以及运行的周期。o 例2：三个质量均为m的小天体a、b、c分别位于边长为a的等边三角形的三个顶点，由于万有引力的作用使它们以某一角速度绕它们的公共重心o（即三角形的三条中线的交点）旋转而保持三角形的形状不变。试求此角速度的大小（用m、a，引力恒量g表示）ocba【课堂检测】1、若在“神舟二号”无人飞船的轨道舱中进行物理实验，下列实验仪器密度计物理天平电子秤摆钟水银气压计水银温度计多用电表 仍可以使用的是（）a. b. c. d.2、已知万有引力恒量，在以下各组数椐中，根椐哪几组可以测地球质量（）地球绕太阳运行的周期信太阳与地球的距离月球绕地球运行的周期信月球离地球的距离地球半径、地球自转周期及同步卫星高度地球半径及地球表面的重力加速度a. b. c. d.3、火星与地球的质量之比为p，半径之比为q，则火星表面的重力加速度和地球表面的重力加速度之比为（）a. b. c. d.4若有一星球密度与地球密度相同，它表面的重力加速度是地球表面重力加速度的2倍则该星球质量是地球质量的 （）a0.5倍 b2倍 c4倍 d8倍5.借助于物理学，人们可以了解到无法用仪器直接测定的物理量，使人类对自然界的认识更完善现已知太阳光经过时间t到达地球，光在真空中的传播速度为c，地球绕太阳的轨道可以近似认为是圆，地球的半径为r，地球赤道表面的重力加速度为g，地球绕太阳运转的周期为t.试由以上数据及你所知道的物理知识推算太阳的质量m与地球的质量m之比m/m为多大(地球到太阳的间距远大于它们的大小)【课后练习】1设在地球上和在x天体上，以相同的初速度竖直上抛一物体，物体上升的最大高度比为k(均不计阻力)，且已知地球和x天体的半径比也为k，则地球质量与x天体的质量比为( ) a1bkck2d1/k2设地球表面重力加速度为g0，物体在距离地心4r(r是地球的半径)处，由于地球的作用而产生的加速度为g，则g/g0为( )a1b1/9c1/4 d1/163物体在月球表面的重力加速度是在地球表面的重力加速度的1/6，这说明了( )a地球的半径是月球半径的6倍b地球的质量是月球质量的6倍c月球吸引地球的力是地球吸引月球的力的1/6d物体在月球表面的重力是其在地球表面的重力的1/64.地球半径为，地球附近的重力加速度为，则在离地面高度为处的重力加速度是a. b. c. d. 5土星外层上有一个环，为了判断它是土星的一部分还是土星的卫星群，可以测量环中各层的线速度v与该层到土星中心的距离r之间的关系来判断( )a.若vr，则该层是土星的一部分b.若v2r，则该层是土星的卫星群c.若v，则该层是土星的一部分d.若v2，则该层是土星的卫星群6近年来，美国发射的“凤凰号”火星探测器已经在火星上着陆，正在进行着激动人心的科学探究(如发现了冰)，为我们将来登上火星、开发和利用火星奠定了坚实的基础如果火星探测器环绕火星做“近地”匀速圆周运动，并测得它运动的周期为t，则火星的平均密度的表达式为(k为某个常量)( )akt b ckt2 d7.已知地球半径约为6.4106 m，又知月球绕地球的运动可近似看做圆周运动，则可估算出月球到地心的距离为_m(结果保留一位有效数字)8飞船以ag/2的加速度匀加速上升，由于超重现象，用弹簧秤测得质量为10 kg的物体重量为75 n由此可知，飞船所处位置距地面高度为多大？(地球半径为6400 km， g10 m/s2) 9宇航员站在一星球表面上的某高处，沿水平方向抛出一个小球，经过时间t，小球落到星球表面，测出抛出点与落地点之间的距离l.若抛出时的初速度增大到2倍，则抛出点与落地点之间的距离为l.已知两落地点在同一水平面上.该星球的半径为r，万有引力常量为g.求该星球的质量m.10两个星球组成双星，它们在相互之间的万有引力作用下，绕连线上某点做周期相同的匀速圆周运动，