202X学年高考物理主题一曲线运动与万有引力定律第三章万有引力定律1.3.3万有引力定律的应用课件教科版

1、1.3.3万有引力定律的应用万有引力定律的应用学习目标学习目标核心凝炼核心凝炼1.了解万有引力定律在天文学上的应用，预言了解万有引力定律在天文学上的应用，预言未知星体。未知星体。2个应用个应用预言未知天体，测天体质预言未知天体，测天体质量量1个基本思路个基本思路万有引力提供向心力万有引力提供向心力2.会用万有引力定律计算天体的质量和密度。会用万有引力定律计算天体的质量和密度。3.掌握综合运用万有引力定律和圆周运动学知掌握综合运用万有引力定律和圆周运动学知识分析具体问题的方法。识分析具体问题的方法。一、预言彗星回归和未知星体一、预言彗星回归和未知星体观图助学观图助学海王星发现之后，人们发现它的轨

2、道也与理论计算的不一致。那么，是万有引海王星发现之后，人们发现它的轨道也与理论计算的不一致。那么，是万有引力定律不正确？还是在海王星的附近存在未知天体呢？力定律不正确？还是在海王星的附近存在未知天体呢？1.预言彗星回归：哈雷和克雷洛先后根据牛顿引力理论，预言彗星回归的时间，并得预言彗星回归：哈雷和克雷洛先后根据牛顿引力理论，预言彗星回归的时间，并得到证实。到证实。2.海王星的发现：英国剑桥大学的学生海王星的发现：英国剑桥大学的学生_和法国年轻的天文学家和法国年轻的天文学家_根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。新

3、行星的轨道。1846年年9月月23日，德国的日，德国的_在勒维耶预言的位置附近发现了这颗行星在勒维耶预言的位置附近发现了这颗行星_。3.其他天体的发现：近其他天体的发现：近100年来，人们在海王星的轨道之外又发现了年来，人们在海王星的轨道之外又发现了_、阋神、阋神星等几个较大的天体。星等几个较大的天体。亚当斯亚当斯勒维耶勒维耶伽勒伽勒海王星海王星冥王星冥王星理解概念理解概念判断以下说法的正误。判断以下说法的正误。(1)天王星是依据万有引力定律计算的轨道而发现的。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。海王星的发现确立了万有引力定律的地位。(

4、 )(3)牛顿根据万有引力定律计算出了海王星的轨道。牛顿根据万有引力定律计算出了海王星的轨道。( )二、计算天体质量二、计算天体质量观图助学观图助学观察下面两幅图片，请思考：观察下面两幅图片，请思考：(1)如果知道自己的重力和地球的半径，你能否求出地球的质量？如果知道自己的重力和地球的半径，你能否求出地球的质量？(2)如果知道地球绕太阳转动的公转周期和地球到太阳的距离，你能否求出太阳如果知道地球绕太阳转动的公转周期和地球到太阳的距离，你能否求出太阳的质量呢？的质量呢？1.地球质量的计算地球质量的计算(1)思路：地球外表的物体，假设不考虑地球自转，物体的重力等于地球对物体的万思路：地球外表的物体

5、，假设不考虑地球自转，物体的重力等于地球对物体的万有引力。有引力。2.太阳质量的计算太阳质量的计算(1)思路：质量为思路：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。供向心力。理解概念理解概念判断以下说法的正误。判断以下说法的正误。(1)绕行星匀速转动的卫星，万有引力提供向心力。绕行星匀速转动的卫星，万有引力提供向心力。( )(2)利用地球绕太阳转动，可求地球的质量。利用地球绕太阳转动，可求地球的质量。( )(3)科学家在观测双星系统时，同样可以用万有引力定律来分析。科学家在观测双星系统时，同样可以用万有引力定律

6、来分析。( )天体质量和密度的计算天体质量和密度的计算观察探究观察探究如图如图1所示，假设月球绕地球转动的周期所示，假设月球绕地球转动的周期T和半径和半径r，那么，那么图图1(1)如何求出地球的质量？如何求出地球的质量？(2)能否求出月球的质量呢？能否求出月球的质量呢？探究归纳探究归纳1.天体质量的计算天体质量的计算试题案例试题案例例例1 我国航天技术飞速开展，设想数年后宇航员登上了某星球外表。宇航员从距该我国航天技术飞速开展，设想数年后宇航员登上了某星球外表。宇航员从距该星球外表高度为星球外表高度为h处，沿水平方向以初速度处，沿水平方向以初速度v抛出一小球，测得小球做平抛运动的抛出一小球，测

7、得小球做平抛运动的水平距离为水平距离为L，该星球的半径为，该星球的半径为R，引力常量为，引力常量为G。求：。求：(1)该星球外表的重力加速度；该星球外表的重力加速度；(2)该星球的平均密度。该星球的平均密度。思路探究思路探究(1)利用小球的运动情况求该星球外表的重力加速度的思路是什么？利用小球的运动情况求该星球外表的重力加速度的思路是什么？(2)该星球外表的重力加速度与星球半径、星球质量的关系式怎样？该星球外表的重力加速度与星球半径、星球质量的关系式怎样？针对训练针对训练1 (2021福建师大附中高一下期末福建师大附中高一下期末)木星在太阳系的八大行星中质量最木星在太阳系的八大行星中质量最大，

8、大，“木卫木卫1是木星的一颗卫星，假设是木星的一颗卫星，假设“木卫木卫1绕木星公转半径为绕木星公转半径为r，公转周，公转周期为期为T，万有引力常量为，万有引力常量为G，木星的半径为，木星的半径为R，求，求(1)木星的质量木星的质量M；(2)木星外表的重力加速度木星外表的重力加速度g0。观察探究观察探究如图如图2所示，行星在围绕太阳做匀速圆周运动。所示，行星在围绕太阳做匀速圆周运动。天体运动的分析与计算天体运动的分析与计算图图2(1)行星绕太阳做匀速圆周运动时线速度的大小是由什么因素决定的？行星绕太阳做匀速圆周运动时线速度的大小是由什么因素决定的？(2)行星绕中心天体运动时的线速度、角速度、周期

9、和向心加速度与自身质量有关吗？行星绕中心天体运动时的线速度、角速度、周期和向心加速度与自身质量有关吗？3.四个重要结论四个重要结论：设质量为：设质量为m的天体绕另一质量为的天体绕另一质量为M的中心天体做半径为的中心天体做半径为r的匀速圆周的匀速圆周运动。运动。答案答案D答案答案BC“双星模型双星模型1.建模背景：宇宙中两颗靠得很近的天体构成一个建模背景：宇宙中两颗靠得很近的天体构成一个“双星系统，两颗天体以它们连双星系统，两颗天体以它们连线上的一点为圆心，做匀速圆周运动，两天体与圆心始终在同一条直线上。线上的一点为圆心，做匀速圆周运动，两天体与圆心始终在同一条直线上。2.模型特点模型特点(1)运动特点：两颗天体绕着它们连线上的一点做圆周运动，所以它们的周期运动特点：两颗天体绕着它们连线上的一点做圆周运动，所以它们的周期T是相是相等的，角速度等的，角速度也是相等的，又根据也是相等的，又根据vr，可得它们的线速度与轨道半径成正比。，可得它们的线速度与轨道半径成正比。(2)动力学特点：两颗天体间的万有引力提供它们做圆周运动的向心力。动力学特点：两颗天体间的万有引力提供它们做圆周运动的向心力。【针对练习】宇宙中两颗相距较近的天体称为【针对练习】宇宙中两颗相距较近的天体称为“双星，它们以两者连线上的某一双星，它们以两者连线上的某一点为圆心做匀速圆周