人教物理必修二课件第六章万有引力与航天6.4万有引力理论的成就.pptx

4.万有引力理论的成就,自我检测,自主阅读,一、“科学真是迷人”1.若已知引力常量G和地球的半径R,地球上质量为m的物体所受的重力为mg,如何利用万有引力定律计算地球的质量?答案:地面上物体所受的重力mg等于地球对物体的引力,即2.只要测出引力常量G的值,就可以计算地球的质量,因此卡文迪许把自己的实验说成是“称量地球的重量”。,自我检测,自主阅读,二、计算天体的质量1.计算太阳质量的出发点是行星绕太阳做匀速圆周运动的向心力是由它们之间的万有引力提供的,由此可以列出方程,从中解出太阳的质量。2.设太阳的质量为M,某个行星的质量是m,行星与太阳之间的距离是r,行星的公转周期是T,已知引力常量G,试计算太阳的质量。3.已知卫星绕行星运动的周期和卫星与行星之间的距离,可以计算出行星的质量。,自我检测,自主阅读,三、发现未知天体1.海王星的发现:英国剑桥大学的学生亚当斯和法国年轻的天文学家勒维耶根据天王星的观测资料,利用万有引力定律计算出天王星外“新”行星的轨道。1846年9月23日,德国的伽勒在勒维耶预言的位置附近发现了这颗行星海王星。2.海王星的发现和哈雷彗星的“按时回归”确立了万有引力定律的地位,也成为科学史上的美谈。3.其他天体的发现:近100年来,人们在海王星的轨道之外又发现了冥王星、阋神星等几个较大的天体。,自我检测,自主阅读,1.正误辨析(1)已知地球绕太阳运动的周期和地球到太阳的距离可以计算地球的质量。()解析:已知地球绕太阳运动的周期和地球到太阳的距离可以计算太阳的质量。答案:(2)天王星是依据万有引力定律计算的轨道而发现的。()解析:人们依据万有引力定律计算的轨道发现的是海王星等,不是天王星。答案:(3)海王星的发现确立了万有引力定律的地位。()答案:(4)牛顿根据万有引力定律计算出了海王星的轨道。()解析:计算出海王星轨道的是亚当斯和勒维耶。答案:,自我检测,自主阅读,2.设地面附近的重力加速度g为9.8m/s2,地球半径R=6.4106m,引力常量G=6.6710-11Nm2/kg2,试估算地球的质量。3.若已知卫星绕地球运动的周期T和卫星到地心的距离r,可以计算卫星的质量吗?答案:不可以。因为,等式两边卫星的质量消去了,只能计算中心天体的质量。,知识点一,知识点二,问题导引观察下面两幅图片,请思考:(1)如果知道自己的重力,你能否求出地球的质量?(2)如何能测得太阳的质量呢?,知识点一,知识点二,知识点一,知识点二,画龙点睛利用万有引力提供向心力的方法只能求出中心天体的质量而不能求出做圆周运动的卫星或行星的质量。,知识点一,知识点二,典例剖析【例1】(多选)要计算地球的质量,除已知的一些常数外还需知道某些数据,现给出下列各组数据,可以计算出地球质量的有()A.已知地球半径RB.已知卫星绕地球做匀速圆周运动的轨道半径r和线速度vC.已知卫星绕地球做匀速圆周运动的线速度v和周期TD.已知地球公转的周期T及运转半径r,知识点一,知识点二,答案:ABC,知识点一,知识点二,规律方法求解天体质量的注意事项(2)注意R、r的区分。R指中心天体的球体半径,r指行星或卫星的轨道半径。若行星或卫星绕近中心天体轨道运行,则有R=r。,知识点一,知识点二,变式训练1嫦娥一号是我国首次发射的探月卫星,它在距月球表面高度为200km的圆形轨道上运行,运行周期为127min。已知引力常量G=6.6710-11Nm2/kg2,月球半径约为1.74103km。利用以上数据估算月球的质量约为()A.8.11010kgB.7.41013kgC.5.41019kgD.7.41022kg答案:D,知识点一,知识点二,问题导引2003年8月29日,火星、地球和太阳处于三点一线,上演“火星冲日”的天象奇观。这是6万年来火星距地球最近的一次,与地球之间的距离只有5576万千米,为人类研究火星提供了最佳时机。美国宇航局公布的“火星冲日”的虚拟图如图所示,请思考:(1)该时刻火星和地球谁的速度大呢?(2)再经过一年时间,火星是否又回到了原位置?,知识点一,知识点二,知识点一,知识点二,知识归纳1.基本思路:一般行星或卫星的运动可看作匀速圆周运动,所需向心力由中心天体对它的万有引力提供。2.常用关系,知识点一,知识点二,3.四个重要结论:设质量为m的天体绕另一质量为M的中心天体做半径为r的匀速圆周运动。,知识点一,知识点二,典例剖析【例2】如图所示,在火星与木星轨道之间有一小行星带。假设该带中的小行星只受到太阳的引力,并绕太阳做匀速圆周运动。下列说法正确的是()A.太阳对各小行星的引力相同B.各小行星绕太阳运动的周期均小于一年C.小行星带内侧小行星的向心加速度值大于外侧小行星的向心加速度值D.小行星带内各小行星圆周运动的线速度值大于地球公转的线速度值,知识点一,知识点二,答案:C,知识点一,知识点二,知识点一,知识点二,变式训练2如图所示,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.甲的向心加速度的大小比乙的小B.甲的运行周期比乙的小C.甲的角速度比乙的大D.甲的线速度比乙的大,知识点一,知识点二,答案:A,1,2,3,4,1.地球表面的平均重力加速度为g,地球半径为R,引力常量为G,可估算地球的平均密度为()答案:A,1,2,3,4,2.(多选)质量为m的探月航天器在接近月球表面的轨道上飞行,其运动视为匀速圆周运动。已知月球质量为M,月球半径为R,月球表面重力加速度为g,引力常量为G,不考虑月球自转的影响,则航天器的(),1,2,3,4,答案:AC,1,2,3,4,3.(多选)科学家在研究地月组成的系统时,从地球向月球发射激光,测得激光往返时间为t。若还已知引力常量G,月球绕地球旋转(可看成匀速圆周运动)的周期T,光速c(地球到月球的距离远大于它们的半径)。则由以上物理量可以求出()A.月球到地球的距离B.地球的质量C.月球受地球的引力D.月球的质量,1,2,3,4,答案:AB,1,2,3,4