2021年高中物理新人教版必修第二册 第7章 3 万有引力理论的成就 课件（47张PPT）
文档属性
| 名称 | 2021年高中物理新人教版必修第二册 第7章 3 万有引力理论的成就 课件（47张PPT） |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 3.9MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2021-10-13 08:28:21 | ||
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文档简介
(共47张PPT)
第七章 万有引力与宇宙航行
3 万有引力理论的成就
学习目标 学法指导
1.学会应用万有引力定律“称量”地球质量，计算太阳质量，估算天体密度等 2．知道海王星的发现过程，了解哈雷彗星的“按时回归” 1.通过练习，掌握计算地球、太阳等中心天体质量和密度的方法
2．通过计算地球和太阳的质量、海王星的发现及哈雷彗星的按时回归，认识万有引力定律的成就，并进一步体会人们探究自然奥秘的科学思想方法，从而激发爱科学、学科学、用科学的热情
知识导图
预习导学 | 新知领悟
“称量”地球的质量
万有引力
判断对错
(1)在不考虑地球自转的影响时，地面上的物体的重力等于地球对该物体的万有引力． ( )
(2)知道引力常量G、地球的公转周期和轨道半径，就可以求出地球质量． ( )
(3)知道引力常量G、地球的半径和地球表面的重力加速度，就可以求出地球质量． ( )
【答案】(1)√ (2)× (3)√
计算天体的质量
如图是木星和它周围运行的卫星，测出一颗卫星的轨道半径和周期，怎样计算出木星的质量？
1．已知天体的轨道推算
18世纪，人们观测到太阳系第七颗行星——天王星的轨道和用_____________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并结合万有引力定律推算出未知天体的______，如海王星、冥王星就是这样发现的．
发现未知天体和预言哈雷彗星回归
万有引力定律
轨道
3．应用于彗星
英国天文学家哈雷根据万有引力定律计算彗星的________，成功预言了彗星的__________.
4．成就
__________的发现和__________的“按时回归”确定了万有引力定律的地位．
轨道
回归
海王星
哈雷彗星
关于万有引力定律应用于天文学研究的历史事实，下列说法正确的是 ( )
A．天王星、海王星和冥王星，都是运用万有引力定律、经过大量计算后发现的
B．18世纪，人们发现第七颗行星——天王星的运动轨道总是同根据万有引力定律计算出来的结果有比较大的偏差，于是有人推测，在天王星轨道外还有一颗行星，是它的存在引起了上述偏差
C．第八颗行星，是牛顿运用自己发现的万有引力定律，经大量计算而发现的
D．冥王星是英国剑桥大学的学生亚当斯和勒维耶合作研究后共同发现的
【答案】B
【解析】天王星是在1781年发现的，而卡文迪许测出引力常数是在1789年，在此之前人们还不能用万有引力定律做有实际意义的计算，A错误，B正确；太阳的第八颗行星即海王星是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各自独立地利用万有引力定律计算出轨道和位置，由德国的伽勒首先发现的，选项C、D错误.
多维课堂 | 素养初培
如图，图甲中质量为m的物体放置在地面上，图乙中质量为m的卫星绕地球M做匀速圆周运动，探究如下问题：
天体质量和密度的计算
问题
(1)怎样用图甲来计算地球的质量和密度？
(2)怎样用图乙来计算地球的质量和密度？
(3)在图乙中，若卫星做近地的圆周运动，则地球的密度是多少？
探究总结
天体质量的计算方法
分类 “自力更生法” “借助外援法”
情境 已知天体(如地球)的半径R和天体(如地球)表面的重力加速率g 行星或卫星绕中心天体做匀速圆周运动
变式1 在某行星表面附近有一卫星，绕该行星做匀速圆周运动，测得其周期为T，引力常量G已知，则可算出 ( )
A．该行星的质量 B．该行星的直径
C．该行星表面的重力加速度 D．该行星的平均密度
【答案】D
如图，太阳系中的行星绕太阳在不同轨道上运动，探究以下问题：
天体运动的分析探究
问题
(1)将行星的运动近似看作匀速圆周运动，轨道半径最小的是哪颗行星？
(2)比较地球、金星和火星的周期，哪个最大？
(3)比较金星和木星的角速度，哪个大？
精练2 (多选)如图所示，a、b、c是地球大气层外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
变式2 (2020届宣化名校月考)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．已知地球的公转周期为1年，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1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做圆周运动的线速度值大于地球公转的线速度值
【答案】C
(1)天体运动参量的对比都是根据万有引力提供向心力列出方程，进行判断．
(2)天体做圆周运动的各个参量，由轨道半径决定．
核心素养微专题
专练1 如图所示，P、Q为质量相同的两质点，分别置于地球表面的不同纬度上，如果把地球看成一个均匀球体，P、Q两质点随地球自转做匀速圆周运动，则下列说法正确的是 ( )
A．P、Q做圆周运动的向心力大小相等
B．P、Q所受地球引力的大小相等
C．P、Q做圆周运动的线速度大小相等
D．P所受地球引力大于Q所受地球引力
【答案】B
课堂小练 | 素养达成
1．地球表面的平均重力加速度为g，地球半径为R，万有引力常量为G，用上述物理量估算出来的地球平均密度为 ( )
2．已知地球绕太阳公转周期为T，公转半径为r，万有引力常量为G，则由此可求出 ( )
A．地球的质量 B．太阳的质量
C．地球的密度 D．太阳的密度
【答案】B
3．一卫星绕某一行星表面附近做匀速圆周运动，其线速度大小为v.假设宇航员在该行星表面上用弹簧测力计测量一质量为m的物体重力，物体静止时，弹簧测力计的示数为N，已知引力常量为G，则这颗行星的质量为 ( )
【答案】B
4．为了研究太阳演化进程，需知道目前太阳的质量M.已知地球半径R＝6.4×106 m，地球质量m＝6×1024kg，太阳与地球中心的距离r＝1.5 ×1011 m，地球公转周期为一年，地球表面处的重力加速度g＝10 m/s2，试估算目前太阳的质量．(保留两位有效数字，引力常量未知)
课后 | 提升练习
第七章 万有引力与宇宙航行
3 万有引力理论的成就
学习目标 学法指导
1.学会应用万有引力定律“称量”地球质量，计算太阳质量，估算天体密度等 2．知道海王星的发现过程，了解哈雷彗星的“按时回归” 1.通过练习，掌握计算地球、太阳等中心天体质量和密度的方法
2．通过计算地球和太阳的质量、海王星的发现及哈雷彗星的按时回归，认识万有引力定律的成就，并进一步体会人们探究自然奥秘的科学思想方法，从而激发爱科学、学科学、用科学的热情
知识导图
预习导学 | 新知领悟
“称量”地球的质量
万有引力
判断对错
(1)在不考虑地球自转的影响时，地面上的物体的重力等于地球对该物体的万有引力． ( )
(2)知道引力常量G、地球的公转周期和轨道半径，就可以求出地球质量． ( )
(3)知道引力常量G、地球的半径和地球表面的重力加速度，就可以求出地球质量． ( )
【答案】(1)√ (2)× (3)√
计算天体的质量
如图是木星和它周围运行的卫星，测出一颗卫星的轨道半径和周期，怎样计算出木星的质量？
1．已知天体的轨道推算
18世纪，人们观测到太阳系第七颗行星——天王星的轨道和用_____________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并结合万有引力定律推算出未知天体的______，如海王星、冥王星就是这样发现的．
发现未知天体和预言哈雷彗星回归
万有引力定律
轨道
3．应用于彗星
英国天文学家哈雷根据万有引力定律计算彗星的________，成功预言了彗星的__________.
4．成就
__________的发现和__________的“按时回归”确定了万有引力定律的地位．
轨道
回归
海王星
哈雷彗星
关于万有引力定律应用于天文学研究的历史事实，下列说法正确的是 ( )
A．天王星、海王星和冥王星，都是运用万有引力定律、经过大量计算后发现的
B．18世纪，人们发现第七颗行星——天王星的运动轨道总是同根据万有引力定律计算出来的结果有比较大的偏差，于是有人推测，在天王星轨道外还有一颗行星，是它的存在引起了上述偏差
C．第八颗行星，是牛顿运用自己发现的万有引力定律，经大量计算而发现的
D．冥王星是英国剑桥大学的学生亚当斯和勒维耶合作研究后共同发现的
【答案】B
【解析】天王星是在1781年发现的，而卡文迪许测出引力常数是在1789年，在此之前人们还不能用万有引力定律做有实际意义的计算，A错误，B正确；太阳的第八颗行星即海王星是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各自独立地利用万有引力定律计算出轨道和位置，由德国的伽勒首先发现的，选项C、D错误.
多维课堂 | 素养初培
如图，图甲中质量为m的物体放置在地面上，图乙中质量为m的卫星绕地球M做匀速圆周运动，探究如下问题：
天体质量和密度的计算
问题
(1)怎样用图甲来计算地球的质量和密度？
(2)怎样用图乙来计算地球的质量和密度？
(3)在图乙中，若卫星做近地的圆周运动，则地球的密度是多少？
探究总结
天体质量的计算方法
分类 “自力更生法” “借助外援法”
情境 已知天体(如地球)的半径R和天体(如地球)表面的重力加速率g 行星或卫星绕中心天体做匀速圆周运动
变式1 在某行星表面附近有一卫星，绕该行星做匀速圆周运动，测得其周期为T，引力常量G已知，则可算出 ( )
A．该行星的质量 B．该行星的直径
C．该行星表面的重力加速度 D．该行星的平均密度
【答案】D
如图，太阳系中的行星绕太阳在不同轨道上运动，探究以下问题：
天体运动的分析探究
问题
(1)将行星的运动近似看作匀速圆周运动，轨道半径最小的是哪颗行星？
(2)比较地球、金星和火星的周期，哪个最大？
(3)比较金星和木星的角速度，哪个大？
精练2 (多选)如图所示，a、b、c是地球大气层外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
变式2 (2020届宣化名校月考)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．已知地球的公转周期为1年，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1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做圆周运动的线速度值大于地球公转的线速度值
【答案】C
(1)天体运动参量的对比都是根据万有引力提供向心力列出方程，进行判断．
(2)天体做圆周运动的各个参量，由轨道半径决定．
核心素养微专题
专练1 如图所示，P、Q为质量相同的两质点，分别置于地球表面的不同纬度上，如果把地球看成一个均匀球体，P、Q两质点随地球自转做匀速圆周运动，则下列说法正确的是 ( )
A．P、Q做圆周运动的向心力大小相等
B．P、Q所受地球引力的大小相等
C．P、Q做圆周运动的线速度大小相等
D．P所受地球引力大于Q所受地球引力
【答案】B
课堂小练 | 素养达成
1．地球表面的平均重力加速度为g，地球半径为R，万有引力常量为G，用上述物理量估算出来的地球平均密度为 ( )
2．已知地球绕太阳公转周期为T，公转半径为r，万有引力常量为G，则由此可求出 ( )
A．地球的质量 B．太阳的质量
C．地球的密度 D．太阳的密度
【答案】B
3．一卫星绕某一行星表面附近做匀速圆周运动，其线速度大小为v.假设宇航员在该行星表面上用弹簧测力计测量一质量为m的物体重力，物体静止时，弹簧测力计的示数为N，已知引力常量为G，则这颗行星的质量为 ( )
【答案】B
4．为了研究太阳演化进程，需知道目前太阳的质量M.已知地球半径R＝6.4×106 m，地球质量m＝6×1024kg，太阳与地球中心的距离r＝1.5 ×1011 m，地球公转周期为一年，地球表面处的重力加速度g＝10 m/s2，试估算目前太阳的质量．(保留两位有效数字，引力常量未知)
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