2018-2019學年高中物理 第三章 萬有引力定律 3 萬有引力定律的應用課件 教科版必修2.ppt

《2018-2019學年高中物理 第三章 萬有引力定律 3 萬有引力定律的應用課件 教科版必修2.ppt》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《2018-2019學年高中物理 第三章 萬有引力定律 3 萬有引力定律的應用課件 教科版必修2.ppt（37頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、3萬有引力定律的應用,第三章萬有引力定律,學習目標,1.了解萬有引力定律在天文學上的重要應用. 2.了解“稱量地球質(zhì)量”“計算太陽質(zhì)量”的基本思路，會用萬有引力定律計算天體的質(zhì)量. 3.理解運用萬有引力定律處理天體運動問題的思路和方法.,內(nèi)容索引,,重點探究 啟迪思維 探究重點,達標檢測 檢測評價 達標過關,自主預習 預習新知 夯實基礎,自主預習,一、預言彗星回歸和未知星體 1.預言彗星回歸 (1)哈雷根據(jù) 的引力理論對彗星軌道進行計算，預言彗星將于_____ 年再次出現(xiàn). (2)克雷洛預言由于受木星和土星的影響，彗星推遲于 年經(jīng)過近日點，且得到證實.,牛頓,1758,1759,2.預

2、言未知星體 根據(jù)天王星的運動軌道與由萬有引力定律計算出來的軌道存在的明顯偏差，英國的亞當斯和法國的勒維耶預言了天王星軌道外的一顆行星的存在，并計算出了這顆未知行星的質(zhì)量、 和 .伽勒于1846年9月23日在預定區(qū)域發(fā)現(xiàn)了海王星，繼而1930年湯姆博夫又發(fā)現(xiàn)了 .,軌道,位置,冥王星,二、計算天體的質(zhì)量 1.稱量地球的質(zhì)量 (1)思路：地球表面的物體，若不考慮地球自轉，物體的重力等于_____ . (2)關系式：_________. (3)結果：M____，只要知道g、R、G的值，就可計算出地球的質(zhì)量. 2.太陽質(zhì)量的計算 (1)思路：質(zhì)量為m的行星繞太陽做勻速圓周

3、運動時，________________ 充當向心力.,對物體的萬有引力,地球,行星與太陽間的萬,有引力,(2)關系式：_____________. (3)結論：M_____，只要知道行星繞太陽運動的周期T和軌道半徑r就 可以計算出太陽的質(zhì)量. (4)推廣：若已知衛(wèi)星繞行星運動的周期T和衛(wèi)星與行星之間的距離r，可計算行星的質(zhì)量M.,1.判斷下列說法的正誤. (1)海王星是依據(jù)萬有引力定律計算的軌道而發(fā)現(xiàn)的.( ) (2)牛頓根據(jù)萬有引力定律計算出了海王星的軌道.( ) (3)海王星的發(fā)現(xiàn)表明了萬有引力理論在太陽系內(nèi)的正確性.( ) (4)地球表面的物體的重力必然等于地球對它的萬有引力.(

4、 ) (5)若只知道某行星的自轉周期和行星繞太陽做圓周運動的半徑，則可以求出太陽的質(zhì)量.( ) (6)已知地球繞太陽轉動的周期和軌道半徑，可以求出地球的質(zhì)量.( ),即學即用,,,,,答案,,,2.已知引力常量G6.671011 Nm2/kg2，重力加速度g9.8 m/s2，地球半徑R6.4106 m，則可知地球的質(zhì)量約為 A.21018 kg B.21020 kg C.61022 kg D.61024 kg,答案,,重點探究,,1.卡文迪許在實驗室測出了引力常量G的值，他稱自己是“可以稱量地球質(zhì)量的人”. (1)他“稱量”的依據(jù)是什么？ (2)若還已知地球表面重力加速度g，地球半徑R，求地球

5、的質(zhì)量和密度.,一、天體質(zhì)量和密度的計算,導學探究,答案,答案若忽略地球自轉的影響，在地球表面上物體受到的重力等于地球對物體的萬有引力.,2.如果知道地球繞太陽的公轉周期T和它與太陽的距離r，能求出太陽的質(zhì)量嗎？若要求太陽的密度，還需要哪些量？,答案,天體質(zhì)量和密度的計算方法,知識深化,例1假設在半徑為R的某天體上發(fā)射一顆該天體的衛(wèi)星.若它貼近該天體的表面做勻速圓周運動的周期為T1，已知引力常量為G. (1)則該天體的密度是多少？,解析,答案,解析設衛(wèi)星的質(zhì)量為m，天體的質(zhì)量為M.,(2)若這顆衛(wèi)星距該天體表面的高度為h，測得衛(wèi)星在該處做圓周運動的周期為T2，則該天體的密度又是多少？,解析,答

6、案,解析衛(wèi)星距天體表面的高度為h時，有,求解天體質(zhì)量和密度時的兩種常見錯誤 1.根據(jù)軌道半徑r和運行周期T，求得M 是中心天體的質(zhì)量，而不 是行星(或衛(wèi)星)的質(zhì)量. 2.混淆或亂用天體半徑與軌道半徑，為了正確并清楚地運用，應一開始就養(yǎng)成良好的習慣，比如通常情況下天體半徑用R表示，軌道半徑用 r表示，這樣就可以避免如 誤約分；只有衛(wèi)星在天體表面做勻 速圓周運動時，如近地衛(wèi)星，軌道半徑r才可以認為等于天體半徑R.,針對訓練1過去幾千年來，人類對行星的認識與研究僅限于太陽系內(nèi)，行星“51 peg b”的發(fā)現(xiàn)拉開了研究太陽系外行星的序幕.“51 peg b”繞其中心恒星做勻速圓周運動，周期約為4

7、天，軌道半徑約為地球繞太 陽運動半徑的 該中心恒星與太陽的質(zhì)量的比值約為 A. B.1 C.5 D.10,解析,,答案,例2有一星球的密度與地球相同，但它表面處的重力加速度是地球表面重力加速度的4倍，求： (1)星球半徑與地球半徑之比；,解析,答案,答案41,(2)星球質(zhì)量與地球質(zhì)量之比.,解析,答案,答案641,,1.基本思路：一般行星(或衛(wèi)星)的運動可看做勻速圓周運動，所需向心力由中心天體對它的萬有引力提供，即F引F向. 2.常用關系：,二、天體運動的分析與計算,(2)忽略自轉時，mg (物體在天體表面時受到的萬有引力等于物體重力)，整理可得：gR2GM，該公式通常被稱為“黃金代換式”

8、.,3.天體運動的物理量與軌道半徑的關系,例32009年2月，俄羅斯的“宇宙2251”衛(wèi)星和美國的“銥33”衛(wèi)星在西伯利亞上空約805 km處發(fā)生碰撞，這是歷史上首次發(fā)生的完整在軌衛(wèi)星碰撞事件.碰撞過程中產(chǎn)生的大量碎片可能會影響太空環(huán)境.假定有甲、乙兩塊碎片繞地球運動的軌道都是圓，甲的運行速率比乙的大，則下列說法中正確的是 A.甲的運行周期一定比乙的長 B.甲距地面的高度一定比乙的高 C.甲的向心力一定比乙的小 D.甲的向心加速度一定比乙的大,答案,解析,,,,由于未知兩碎片的質(zhì)量，無法判斷向心力的大小，故C錯；,針對訓練2如圖1所示，a、b是兩顆繞地球做勻速圓周運動的人造衛(wèi)星，它們距地面的高

9、度分別是R和2R(R為地球半徑).下列說法中正確的是 D.a、b的向心加速度大小之比是92,答案,解析,,,,圖1,解析兩衛(wèi)星均做勻速圓周運動，F(xiàn)萬F向.,達標檢測,1.(天體質(zhì)量的計算)土星最大的衛(wèi)星叫“泰坦”(如圖2所示)，每16天繞土星一周，其公轉圓軌道半徑約為1.2106 km，已知引力常量G6.671011 Nm2/kg2，則土星的質(zhì)量約為 A.51017 kg B.51026 kg C.71033 kg D.41036 kg,,圖2,答案,解析,1,2,3,4,5,2.(天體密度的計算)一艘宇宙飛船繞一個不知名的行星表面飛行，要測定該行星的密度，僅僅需要(引力常量G已知) A.測定

10、飛船的運行周期 B.測定飛船的環(huán)繞半徑 C.測定行星的體積 D.測定飛船的運行速度,,答案,解析,1,2,3,4,5,3.(衛(wèi)星各運動參量與軌道半徑的關系)我國高分系列衛(wèi)星的高分辨對地觀察能力不斷提高.2018年5月9日發(fā)射的“高分五號”軌道高度約為705 km，之前已運行的“高分四號”軌道高度約為36 000 km，它們都繞地球做圓周運動.與“高分四號”相比，下列物理量中“高分五號”較小的是 A.周期 B.角速度 C.線速度 D.向心加速度,,答案,解析,1,2,3,4,5,1,2,3,4,5,4.(天體運動各參量的比較)如圖3所示，甲、乙兩顆衛(wèi)星以相同的軌道半徑分別繞質(zhì)量為M和2M的行星做勻速圓周運動，下列說法正確的是 A.甲的向心加速度比乙的小 B.甲的運行周期比乙的小 C.甲的角速度比乙的大 D.甲的線速度比乙的大,,答案,解析,圖3,1,2,3,4,5,1,2,3,4,5,5.(天體運動的分析與計算)如圖4所示，A、B為地球周圍的兩顆衛(wèi)星，它們離地面的高度分別為h1、h2，已知地球半徑為R，地球表面重力加速度為g，求： (1)A的線速度大小v1；,答案,解析,圖4,1,2,3,4,5,解析設地球質(zhì)量為M，A衛(wèi)星質(zhì)量為m1，,1,2,3,4,5,(2)A、B的角速度大小之比12.,答案,解析,1,2,3,4,5,