2019-2020学年新教材高中物理 第七章 万有引力与宇宙航行 3 万有引力理论的成就课件 新人教版必修第二册

万有引力理论的成就,知识点一“称量”地球的质量,观图助学,如何“称量”地球的质量呢？,1.思路：地球表面上质量为m的物体，若不考虑地球自转，物体的重力等于地球对物体的万有引力。,知识点二计算天体的质量1.思路：质量为m的行星绕太阳做匀速圆周运动时，行星与太阳间的万有引力提供向心力。,3.结论：m太_，只要知道行星绕太阳运动的周期t和半径r就可以计算出太阳的质量。,2.关系式：,(m太为太阳的质量，r为行星与太阳的距离),思考判断,(1)地球表面的物体的重力必然等于地球对它的万有引力。()(2)若只知道某行星绕太阳做圆周运动的半径，则可以求出太阳的质量。()(3)若知道某行星绕太阳做圆周运动的线速度和角速度，则可以求出太阳的质量。(),知识点三发现未知天体、预言哈雷彗星回归观图助学,太阳系的行星(或矮行星)中，海王星距离太阳很远，是如何被发现的？,1.海王星的发现：英国剑桥大学的学生_和法国年轻的天文学家_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_在勒维耶预言的位置附近发现了这颗行星_。2.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_、阋神星等几个较大的天体。3.哈雷彗星回归英国天文学家哈雷计算出在1531年、1607年和1682年出现的三颗彗星的轨道如出一辙，并预言这三次出现的彗星是同一颗星，周期约为76年，还预言它将于1758年底或1759年初再次回归。1759年3月这颗彗星如期通过了近日点，它最近一次回归是1986年，它的下次回归将在2061年左右。,亚当斯,勒维耶,伽勒,海王星,冥王星,思考判断,(1)天王星是依据万有引力定律计算的轨道而发现的。()(2)海王星的发现确立了万有引力定律的地位。()(3)牛顿根据万有引力定律计算出了海王星的轨道。(),“笔尖下发现的行星”彻底消除了人们对牛顿引力学说的怀疑，同时也充分显示了理论对实践的巨大指导作用。,笔尖下发现的行星海王星,核心要点一计算天体的质量和密度,问题探究月球是地球的唯一一颗天然卫星，月球已经伴随地球超过46亿年，根据月球的公转周期和轨道半径，我们能否推导出月球的质量，能否推导出地球的质量？,探究归纳天体质量和密度的计算,试题案例例1(2017北京卷)利用引力常量g和下列有关数据，的是()a.地球的半径及重力加速度b.人造卫星在地面附近绕地球做圆周运动的速度及周期c.月球绕地球做圆周运动的周期及月球与地球间的距离d.地球绕太阳做圆周运动的周期及地球与太阳间的距离,不能计算出地球质量,还记得计算天体质量的两种方法吗？,(不考虑地球自转),不考虑地球自转，则万有引力等于重力,答案d,方法总结(1)利用万有引力提供向心力的方法只能求解中心天体的质量，而不能求出做圆周运动的环绕天体(行星或卫星)的质量。(2)要注意r、r的区分：r指中心天体的半径，r指环绕天体(行星或卫星)的轨道半径。图中rrh，r为中心天体半径、r为环绕半径、h为环绕天体(行星或卫星)离中心天体表面的高度。,答案a,例22019年1月3日，由我国发射的“嫦娥四号”首次实现人类探测器在月球背面的软着陆。地球表面的重力加速度是月球表面重力加速度的6倍，地球半径为月球半径的4倍，则地球和月球的平均密度之比为()a.1.5b.4c.6d.24,答案a,核心要点二天体运动物理量的分析与计算问题探究已知地球、火星都绕太阳转动，火星的公转半径是地球公转半径的1.5倍，根据以上材料思考：,(1)地球、火星遵循什么样的动力学规律？(2)如何比较火星与地球的线速度、角速度、周期以及向心加速度的大小？,答案(1)地球、火星等行星绕太阳的运动可看作匀速圆周运动，万有引力提供向心力。,探究归纳1.基本思路一般行星或卫星的运动可看作匀速圆周运动，所需要的向心力都由中心天体对它的万有引力提供，即f向f万。,2.常用关系,3.四个重要结论,速记口诀：“高轨低速周期长，低轨高速周期短”。,试题案例例3火星直径约为地球的一半，质量约为地球的十分之一，它绕太阳公转的轨道半径约为地球公转半径的1.5倍。根据以上数据，以下说法中正确的是()a.火星表面重力加速度的数值比地球表面的大b.火星公转的周期比地球的长c.火星公转的线速度比地球的大d.火星公转的向心加速度比地球的大,答案b,方法总结解答天体运动问题的技巧(1)建立模型不论是自然天体(如地球、月球等)还是人造天体(如卫星、飞船等)，只要它们是在绕某一中心天体做圆周运动，就可以将其简化为质点的匀速圆周运动模型来处理问题。(2)列方程求解根据中心天体对环绕星体的万有引力提供向心力，列出合适的向心力表达式进行求解。,针对训练2(多选)如图所示，a、b、c是地球大气层外圈圆形轨道上运动的三颗卫星，a和b质量相等，且小于c的质量，则(),a.b所需向心力最小b.b、c的周期相同且大于a的周期c.b、c的向心加速度大小相等，且大于a的向心加速度d.b、c的线速度大小相等，且小于a的线速度,答案abd,核心要点三双星模型1.双星模型：两个离得比较近的天体，在彼此间的引力作用下绕两者连线上的一点做圆周运动，这样的两颗星组成的系统称为双星。,3.双星模型的特点,例4在轨运行26年的哈勃太空望远镜，曾拍摄到天狼星a和天狼星b组成的双星系统在轨运行图像，如图所示。它们在彼此间的万有引力作用下同时绕某点(公共圆心)做匀速圆周运动，已知mabmb，且b1，则下列结论正确的是(),a.天狼星a和天狼星b