高中物理第六章万有引力与航天6.4万有引力理论的成就课件新人教版.ppt

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,.,8 m/s,2,地球半径,R=,6,.,4,10,6,m,引力常量,G=,6,.,67,10,-,11,Nm,2,/kg,2,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,R,B.,已知卫星绕地球做匀速圆周运动的轨道半径,r,和线速度,v,C.,已知卫星绕地球做匀速圆周运动的线速度,v,和周期,T,D.,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,200 km,的圆形轨道上运行,运行周期为,127 min,。已知引力常量,G=,6,.,67,10,-,11,Nm,2,/kg,2,月球半径约为,1,.,74,10,3,km,。利用以上数据估算月球的质量约为,(,),A.8,.,1,10,10,kgB.7,.,4,10,13,kg,C.5,.,4,10,19,kgD.7,.,4,10,22,kg,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,5 576,万千米,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,2,M,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,1,2,3,4,4,.,假设在半径为,R,的某天体上发射一颗该天体的卫星。若它贴近该天体的表面做匀速圆周运动的周期为,T,1,已知引力常量为,G,。,(1),则该天体的密度是多少,?,(2),若这颗卫星距该天体表面的高度为,h,测得在该处做圆周运动的周期为,T,2,则该天体的密度又是多少,?,1,2,3,4,