2019-2020学年高中物理 第六章 万有引力与航天 第4节 万有引力理论的成就课件 新人教版必修2

第4节万有引力理论的成就,学习目标,1.了解万有引力定律在天文学上的重要应用。2.了解“称量地球质量”的基本思路。3.了解计算太阳质量的基本思路,会用万有引力定律计算天体质量。4.认识万有引力定律的成就,体会科学的迷人魅力。,自主学习,教材提炼,知识梳理,自转,1.地球质量的计算(1)思路:若不考虑地球,质量为m的物体在地球表面所受的重力等于地球对它的万有引力,即mg=。,2.太阳质量的计算(1)思路:行星绕太阳做运动的向心力是由它们之间的提供的。,匀速圆周,万有引力,周期,行星,二、发现未知天体1.已发现天体的轨道推算18世纪,人们观测到太阳系第七颗行星天王星的运动轨道和用万有引力定律计算出来的轨道有一些偏差。,2.未知天体的发现根据已发现的天体的运行轨道,结合万有引力定律推算出未知天体的轨道,如海王星就是这样发现的。,练一练,1.应用万有引力定律计算天体质量的基本思路之一,是对某运动天体建立所受万有引力等于做圆周运动的向心力的方程,再根据有关的运动参数即可求解,如图所示。对这一思路的理解,以下说法正确的是()a.可根据中心天体的有关运动参数求得运动天体的质量mb.可根据运动天体的有关运动参数求得运动天体的质量mc.可根据运动天体的有关运动参数求得中心天体的质量md.可根据中心天体的有关运动参数求得中心天体的质量m,c,2.有一星球的密度跟地球密度相同,但它表面处的重力加速度是地球上重力加速度的4倍,则该星球的质量是地球质量的(),b,3.(2018浙江4月选考)土星最大的卫星叫“泰坦”(如图),每16天绕土星一周,其公转轨道半径约为1.2106km。已知引力常量g=6.6710-11nm2/kg2,则土星的质量约为()a.51017kgb.51026kgc.71033kgd.41036kg,b,c,4.2018年2月,我国500m口径射电望远镜(天眼)发现毫秒脉冲星“j0318+0253”,其自转周期t=5.19ms。假设星体为质量均匀分布的球体,已知引力常量为6.6710-11nm2/kg2。以周期t稳定自转的星体的密度最小值约为()a.5109kg/m3b.51012kg/m3c.51015kg/m3d.51018kg/m3,要点一计算天体的质量、密度,课堂探究,a,例1英国物理学家卡文迪许测出引力常量g,卡文迪许被人们称为能称出地球质量的人。若已知引力常量g,地球表面处的重力加速度g,地球半径r,地球上一个昼夜的时间t1(地球自转周期),一年的时间t2(地球公转周期),地球中心到月球中心的距离l1,地球中心到太阳中心的距离l2。能计算出(),思路探究:(1)已知地球半径r,地面重力加速度g,引力常量g,如何求解地球质量?(2)从题给条件,已知地球围绕太阳做匀速圆周运动的周期和半径,中心天体是太阳,由此如何求出太阳质量?,误区警示,估算天体问题应注意三点,(1)天体质量估算中常有隐含条件,如地球的自转周期为24h,公转周期为365天等。(2)注意黄金代换式gm=gr2的应用。,针对训练1:一飞船在某行星表面附近绕该行星飞行,若认为行星是密度均匀的球体,则要确定该行星的密度,只需要测量()a.飞船的轨道半径b.飞船的运行速度c.飞船的运行周期d.行星的质量,c,要点二发现未知天体,c,a.108m/s2b.1010m/s2c.1012m/s2d.1014m/s2,思路探究:(1)黑洞是怎样形成的?(2)通过什么方程求黑洞表面重力加速度?答案:(1)由于星球的密度太大,吸引力大到连光都射不出来,即外界不能观察其“面容”。,规律方法,特殊天体的研究,对于特殊天体,要抓住其特殊性的根本原因,分析向心力的来源,利用其存在的特殊性列出万有引力提供向心力的方程,同时借助黄金代换式解决问题。,a.110b.11c.51d.101,b,课堂达标,1.下列说法正确的是()a.海王星和冥王星是人们依据万有引力定律计算出轨道而发现的b.天王星是人们依据万有引力定律计算出轨道发现的c.天王星的运行轨道偏离根据万有引力定律计算出来的轨道,其原因是天王星受到轨道内侧其他行星的引力作用d.以上说法都不对,a,解析:海王星和冥王星都是人们先根据万有引力定律计算出轨道,然后又被天文工作者观察到的。天王星是人们通过望远镜观察发现的。在发现天王星的过程中,天王星的运行轨道偏离根据万有引力定律计算出来的轨道,这引起了人们的思考,推测天王星外面存在其他行星。综上所述,选项a正确。,2.若知道太阳的某一颗行星绕太阳运转的轨道半径为r,周期为t,引力常量为g,则可求得()a.该行星的质量b.太阳的质量c.该行星的平均密度d.太阳的平均密度,b,3.设太阳质量为m,某行星绕太阳公转周期为t,轨道可视作半径为r的圆。已知引力常量为g,则描述该行星运动的上述物理量满足(),a,d,4.天文学家新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,g=6.6710-11nm2/kg2,由此估算该行星的平均密度约为()a.1.8103kg/m3b.5.6103kg/m3c.1.11