高中物理 第六章 万有引力与航天 第四节 万有引力理论的成就课件 新人教版必修2.ppt

第四节万有引力理论的成就 第六章万有引力与航天 学习目标 1 了解重力等于万有引力的条件 2 会用万有引力定律求中心天体的质量 3 了解万有引力定律在天文学上的重要应用 第六章万有引力与航天 拓展延伸 解疑难 2 gm gr2是在有关计算中常用到的一个替换关系 被称为 黄金代换 1 已知引力常量g 6 67 10 11n m2 kg2 重力加速度g取9 8m s2 地球半径r 6 4 106m 则可知地球质量的数量级是 a 1018kgb 1020kgc 1022kgd 1024kg d 拓展延伸 解疑难 1 在求天体质量时 只能求出中心天体的质量 不能求出环绕天体的质量 因为环绕天体的质量同时出现在方程的两边 已被约掉 3 应掌握地球的公转周期 地球的自转周期 月球绕地球运行的周期等 在估算天体质量时 可作为已知条件 2 已知引力常量g 利用下列数据 可以计算出地球质量的是 a 已知地球的半径r和地面的重力加速度gb 已知地球绕太阳做匀速圆周运动的半径r和周期tc 已知卫星绕地球做匀速圆周运动的半径r和线速度vd 已知卫星绕地球做匀速圆周运动的线速度v和周期t acd 三 发现未知天体 阅读教材p42 p43 1 笔尖下发现的行星 是指 2 海王星的发现和 的 按时回归 确立了万有引力定律的地位 3 1 天王星是人们直接应用万有引力定律计算出轨道而发现的 2 海王星是人们直接应用万有引力定律计算出轨道而发现的 3 哈雷彗星的 按时回归 证明了万有引力定律的正确性 4 牛顿被称作第一个称出地球质量的人 海王星 哈雷彗星 天体质量和密度的计算 特别提醒 1 计算天体的质量的方法不仅适用于地球 也适用于其他任何星体 明确计算出的是中心天体的质量 2 要注意区分r r r指中心天体的半径 r指行星或卫星的轨道半径 若绕近地轨道运行 则有r r 自选例题 启迪思维 1 设 嫦娥二号 卫星距月球表面的高度为h 做匀速圆周运动的周期为t 已知月球半径为r 引力常量为g 求 1 月球的质量m 2 月球表面的重力加速度g 3 月球的密度 2 天文学家发现了太阳系外的一颗行星 这颗行星的体积是地球的4 7倍 质量是地球的25倍 已知某一近地卫星绕地球运动的周期约为1 4小时 引力常量g 6 67 10 11n m2 kg2 由此估算该行星的平均密度约为 a 1 8 103kg m3b 5 6 103kg m3c 1 1 104kg m3d 2 9 104kg m3 思路点拨 1 根据系外行星与地球的体积 质量关系可求出两者密度之比 2 根据近地卫星 r r地 可求地球密度 d 3 已知万有引力常量g 那么在下列给出的各种情景中 能根据测量的数据求出月球密度的是 a 在月球表面使一个小球做自由落体运动 测出落下的高度h和时间tb 发射一颗贴近月球表面绕月球做圆周运动的飞船 测出飞船运行的周期tc 观察月球绕地球的圆周运动 测出月球的直径d和月球绕地球运行的周期td 发射一颗绕月球做圆周运动的卫星 测出卫星离月球表面的高度h和卫星的周期t b 名师点评 求天体的密度 关键在于求天体的质量 而求天体质量时主要利用万有引力定律处理天体运动的两条思路 同时要注意对题目隐含条件的挖掘 如绕星体表面运行时有r r星以及地球的公转周期 自转周期 月球的周期等 应用万有引力定律解决天体运动问题 特别提醒 应用万有引力定律求解时还要注意挖掘题目中的隐含条件 如地球公转一周时间是365天 自转一周是24小时 其表面的重力加速度约为9 8m s2等 自选例题 启迪思维 1 2015 高考北京卷 假设地球和火星都绕太阳做匀速圆周运动 已知地球到太阳的距离小于火星到太阳的距离 那么 a 地球公转的周期大于火星公转的周期b 地球公转的线速度小于火星公转的线速度c 地球公转的加速度小于火星公转的加速度d 地球公转的角速度大于火星公转的角速度 d 2 2013 高考广东卷 如图 甲 乙两颗卫星以相同的轨道半径分别绕质量为m和2m的行星做匀速圆周运动 下列说法正确的是 a 甲的向心加速度比乙的小b 甲的运行周期比乙的小c 甲的角速度比乙大d 甲的线速度比乙大 思路点拨 卫星绕行星做匀速圆周运动的向心力由行星对卫星的引力提供 根据万有引力定律和牛顿第二定律解决问题 a 3 2015 南京高一检测 据观测 某行星外围有一模糊不清的环 为了判断该环是行星的连续物还是卫星群 又测出了环中各层的线速度的大小和该层至行星中心的距离r 以下判断中正确的是 a 若v与r成正比 则环是连续物b 若v与r成反比 则环是连续物c 若v2与r成反比 则环是卫星群d 若v2与r成正比 则环是卫星群 ac 物理模型 宇宙中的双星系统1 双星模型如图所示 宇宙中有相距较近 质量可以相比的两个星球 它们离其他星球都较远 因此其他星球对它们的万有引力可以忽略不计 在这种情况下 它们将围绕它们连线上的某一固定点做周期相同的匀速圆周运动 这种结构叫做 双星 2 双星模型的特点 1 两星的运行轨道为同心圆 圆心是它们之间连线上的某一点 2 两星的向心力大小相等 由它们间的万有引力提供 3 两星的运动周期 角速度都相同 4 两星的运动半径之和等于它们之间的距离 即r1 r2 l 范例 宇宙中两个相距较近的天体称为 双星 它们以两者连线上的某一点为圆心做匀速圆周运动 但两者不会因万有引力的作用而吸引到一起 设两者的质量分别为m1和m2 两者相距为l 求 1 双星的轨道半径之比 2 双星的线速度之比 3 双星