7.3万有引力理论的成就课件（22张PPT）
文档属性
| 名称 | 7.3万有引力理论的成就课件（22张PPT） |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 955.6KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-02-18 17:28:41 | ||
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文档简介
(共22张PPT)
中物理
第3节 万有引力理论的成就
中心天体的密度
海王星和冥王星的发现
哈雷彗星的按时回归
方法一：重力加速度法(g、R）
一、“称量”中心天体的质量
若不考虑地球自传（中心天体）影响：则 得：
方法二：环绕法（T、r、w、v）控制变量
=
可得
备注：r=R+h ,r为环绕半径，R为中心天体半径
基本思路：
三、计算天体的密度
g、R法
T、r法
同理:可用v-r、ω-r、v-T等求质量的方法求天体的密度。
r=R
对于r、v、ω、T、an五个量“一定四定”，“一变四变”
质量为m的天体绕质量为M的中心天体做半径为r的匀速圆周运动：
四、几个重要的关系式
M
m
1、英国亚当斯和法国勒维耶。根据天王星的观测资料，利用万有引力定律计算出这颗“新”行星的轨道。德国的伽勒在勒维耶预言的位置附近发现了这颗行星，人们称其为“笔尖下发现的行星”——海王星。
2、 1930年3月14日，汤博发现了这颗行星——冥王星。
五、发现未知天体 和 预言哈雷彗星回归——确立了万有引力定律地位
哈雷依据万有引力定律，发现 1531 年、1607 年和 1682 年出现的这三颗彗星轨道看起来如出一辙，他大胆预言，这三次出现的彗星是同一颗星，周期约为 76 年，并预言它将于 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。
课堂小结
备注：h越大（高），T越大，v、w、an 越小
h越小（底），T越小，v、w、an 越大
【典例1】（2020·武汉市第三中学高一期中）牛顿时代的科学家们围绕万有引力的研究经历了大量曲折顽强而又闪烁智慧的科学实践。在万有引力定律的发现历程中，下列叙述不符合史实的是（ ）
A．开普勒研究了第谷的行星观测记录，提出了开普勒行星运动定律
B．根据天王星的观测资料，牛顿利用万有引力定律计算出了海王星的轨道
C．卡文迪许在实验室中比较准确地测出了引力常量G的数值
D．牛顿将行星与太阳、地球与月球、地球与地面物体之间的引力规律推广到宇宙中的一切物体，得出了万有引力定律
【正确答案】B：勒维耶在海王星观察资料的基础上，利用万有引力定律计算出了海王星的轨道；德国伽勒在勒维耶预言位置附近，发现海王星
【典例2】（2020·浙江高一模拟）(多选）如图所示为中国月球探测工程的标志，它以中国书法的笔触，勾勒出一轮明月和一双踏在其上的脚印，象征着月球探测的终极梦想。若宇宙飞船在月球表面绕月飞行的周期为T，月球的半径为R，引力常量为G，若飞船只受月球引力的作用，利用上述数据能算出( )
A．飞船的质量 B．月球的质量
C．月球的密度 D．飞船的向心加速度
【正确答案】BCD
【典例3】2019年诺贝尔物理奖获奖者——瑞士日内瓦大学教授米歇尔·马约尔和迪迪埃·奎洛兹在1995年发现了一颗距离我们50光年的行星，该行星围绕它的恒星运动。这颗行星离它的恒星非常近，只有太阳到地球距离的二十分之一，公转周期只有4天。由此可知，该恒星的质量约为太阳质量的（ ）
A．20倍 B．14倍 C．16倍 D．1倍
【正确答案】D
【典例4】 (多选)2020年7月23日12时41分，长征五号运载火箭在中国文昌航天发射场点火起飞，成功将天问一号火星探测器送入预定轨道。假设天问一号在着陆之前绕火星表面做近地圆周运动的半径为r1、周期为T1；火星绕太阳做圆周运动的半径为r2、周期为T2，引力常量为G。根据以上条件能得出（ ）
A．火星的密度 B．太阳对火星的引力大小
C．天问一号的质量 D．关系式
【正确答案】AB
【典例5】（2021·全国高一练习）（多选）2020年6月23日，我国第55颗北斗导航卫星成功发射，标志着北斗三号全球系统星座的部署已经全面完成。该卫星为地球同步轨道卫星。已知同步卫星围绕地球做匀速圆周运动的周期为T、轨道半径为r，地球半径为R，引力常量为G，下列说法正确的是（ ）
A．地球的质量为
B．地球的平均密度为
C．静止在赤道表面的物体随地球自转的线速度为
D．同步卫星的加速度为
【正确答案】CD
【解析】小球位移偏向角为θ：
v0
【典例6】宇航员站在某星球的一个斜坡上，以初速度v0水平扔出一个小球，经过时间t小球落在斜坡上，经测量斜坡倾角为θ，星球半径为R，引力常量为G，求星球的质量。
专题：双星题型
一：定义：相距较近、仅在彼此的引力作用下运行的两颗恒星称为双星。
二、特点（同轴）
1. 轨道半径r1、r2与两恒星间距离L的关系为r1＋r2＝L；
2.即两颗恒星受到的向心力Fn大小相等；
3.角速度和周期关系：两颗恒星角速度ω相同，周期T相同。
4、质量关系：
5、对应比例关系：
6、速度关系：
O
对m1:
对m2:
【计算1】如图，双星的质量分别为m1、m2，它们之间的距离为L，求各自圆周运动的半径r1、r2的大小及r1、r2的比值。
规律：m 越大，旋转半径越小，离中心越近。
r 1 + r2 = L
二、双星系统的规律
r1
r2
m2
m1
L
o
对m1:
对m2:
【计算2】如图，双星的质量分别为m1、m2，它们之间的距离为L，轨道半径分别为r1和r2，求它们的线速度v1、v2的比值。
二、双星系统的规律
r1
r2
m2
m1
L
o
【计算3】如图，A、B为双星系统，它们之间的距离为L，轨道半径分别为r1和r2，若运动周期为T，求两星的总质量。
r1
r2
B
A
L
o
二、双星系统的规律
对A:
对B:
①
①+②得：
②
【典例1】（2020·河北沧州市一中高一期末）宇宙中两个相距较近的星球可以看成双星，它们只在相互间的万有引力作用下，绕两球心连线上的某一固定点做周期相同的匀速圆周运动。根据宇宙大爆炸理论，双星间的距离在缓慢增加，设双星仍做匀速圆周运动，则下列说法正确的是（ ）
A．双星相互间的万有引力增大 B．双星做圆周运动的周期增大
C．双星做圆周运动的角速度增大 D．双星做圆周运动的加速度增大
典例分析
【正确答案】B
典例分析
【正确答案】B
【典例2】(多选)(2018·全国卷Ⅰ) 2017年,人类第一次直接探测到来自双中子星合并的引力波。根据科学家们复原的过程,在两颗中子星合并前约100 s时,它们相距约400 km,绕二者连线上的某点每秒转动12圈。将两颗中子星都看作是质量均匀分布的球体,由这些数据、万有引力常量并利用牛顿力学知识,可以估算出这一时刻两颗中子星 ( )
A.质量之积 B.质量之和
C.速率之和 D.各自的自转角速度
典例分析
【正确答案】BC
【解析】由题可知双中子星相距L约400 km、万有引力常量G、双中
子星做匀速圆周运动的频率f=12 Hz。由万有引力提供向心力可得
G =m1(2πf)2r1、G =m2(2πf)2r2,r1+r2=L,
联立解得:m1+m2= ,故选项A错误,选项B正确;
v1=2πfr1、v2=2πfr2解得v1+v2=2πfL,故选项C正确;
各自的自转角速度无法估算,故选项D错误。
典例分析
【正确答案】BC
中物理
第3节 万有引力理论的成就
中心天体的密度
海王星和冥王星的发现
哈雷彗星的按时回归
方法一：重力加速度法(g、R）
一、“称量”中心天体的质量
若不考虑地球自传（中心天体）影响：则 得：
方法二：环绕法（T、r、w、v）控制变量
=
可得
备注：r=R+h ,r为环绕半径，R为中心天体半径
基本思路：
三、计算天体的密度
g、R法
T、r法
同理:可用v-r、ω-r、v-T等求质量的方法求天体的密度。
r=R
对于r、v、ω、T、an五个量“一定四定”，“一变四变”
质量为m的天体绕质量为M的中心天体做半径为r的匀速圆周运动：
四、几个重要的关系式
M
m
1、英国亚当斯和法国勒维耶。根据天王星的观测资料，利用万有引力定律计算出这颗“新”行星的轨道。德国的伽勒在勒维耶预言的位置附近发现了这颗行星，人们称其为“笔尖下发现的行星”——海王星。
2、 1930年3月14日，汤博发现了这颗行星——冥王星。
五、发现未知天体 和 预言哈雷彗星回归——确立了万有引力定律地位
哈雷依据万有引力定律，发现 1531 年、1607 年和 1682 年出现的这三颗彗星轨道看起来如出一辙，他大胆预言，这三次出现的彗星是同一颗星，周期约为 76 年，并预言它将于 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。
课堂小结
备注：h越大（高），T越大，v、w、an 越小
h越小（底），T越小，v、w、an 越大
【典例1】（2020·武汉市第三中学高一期中）牛顿时代的科学家们围绕万有引力的研究经历了大量曲折顽强而又闪烁智慧的科学实践。在万有引力定律的发现历程中，下列叙述不符合史实的是（ ）
A．开普勒研究了第谷的行星观测记录，提出了开普勒行星运动定律
B．根据天王星的观测资料，牛顿利用万有引力定律计算出了海王星的轨道
C．卡文迪许在实验室中比较准确地测出了引力常量G的数值
D．牛顿将行星与太阳、地球与月球、地球与地面物体之间的引力规律推广到宇宙中的一切物体，得出了万有引力定律
【正确答案】B：勒维耶在海王星观察资料的基础上，利用万有引力定律计算出了海王星的轨道；德国伽勒在勒维耶预言位置附近，发现海王星
【典例2】（2020·浙江高一模拟）(多选）如图所示为中国月球探测工程的标志，它以中国书法的笔触，勾勒出一轮明月和一双踏在其上的脚印，象征着月球探测的终极梦想。若宇宙飞船在月球表面绕月飞行的周期为T，月球的半径为R，引力常量为G，若飞船只受月球引力的作用，利用上述数据能算出( )
A．飞船的质量 B．月球的质量
C．月球的密度 D．飞船的向心加速度
【正确答案】BCD
【典例3】2019年诺贝尔物理奖获奖者——瑞士日内瓦大学教授米歇尔·马约尔和迪迪埃·奎洛兹在1995年发现了一颗距离我们50光年的行星，该行星围绕它的恒星运动。这颗行星离它的恒星非常近，只有太阳到地球距离的二十分之一，公转周期只有4天。由此可知，该恒星的质量约为太阳质量的（ ）
A．20倍 B．14倍 C．16倍 D．1倍
【正确答案】D
【典例4】 (多选)2020年7月23日12时41分，长征五号运载火箭在中国文昌航天发射场点火起飞，成功将天问一号火星探测器送入预定轨道。假设天问一号在着陆之前绕火星表面做近地圆周运动的半径为r1、周期为T1；火星绕太阳做圆周运动的半径为r2、周期为T2，引力常量为G。根据以上条件能得出（ ）
A．火星的密度 B．太阳对火星的引力大小
C．天问一号的质量 D．关系式
【正确答案】AB
【典例5】（2021·全国高一练习）（多选）2020年6月23日，我国第55颗北斗导航卫星成功发射，标志着北斗三号全球系统星座的部署已经全面完成。该卫星为地球同步轨道卫星。已知同步卫星围绕地球做匀速圆周运动的周期为T、轨道半径为r，地球半径为R，引力常量为G，下列说法正确的是（ ）
A．地球的质量为
B．地球的平均密度为
C．静止在赤道表面的物体随地球自转的线速度为
D．同步卫星的加速度为
【正确答案】CD
【解析】小球位移偏向角为θ：
v0
【典例6】宇航员站在某星球的一个斜坡上，以初速度v0水平扔出一个小球，经过时间t小球落在斜坡上，经测量斜坡倾角为θ，星球半径为R，引力常量为G，求星球的质量。
专题：双星题型
一：定义：相距较近、仅在彼此的引力作用下运行的两颗恒星称为双星。
二、特点（同轴）
1. 轨道半径r1、r2与两恒星间距离L的关系为r1＋r2＝L；
2.即两颗恒星受到的向心力Fn大小相等；
3.角速度和周期关系：两颗恒星角速度ω相同，周期T相同。
4、质量关系：
5、对应比例关系：
6、速度关系：
O
对m1:
对m2:
【计算1】如图，双星的质量分别为m1、m2，它们之间的距离为L，求各自圆周运动的半径r1、r2的大小及r1、r2的比值。
规律：m 越大，旋转半径越小，离中心越近。
r 1 + r2 = L
二、双星系统的规律
r1
r2
m2
m1
L
o
对m1:
对m2:
【计算2】如图，双星的质量分别为m1、m2，它们之间的距离为L，轨道半径分别为r1和r2，求它们的线速度v1、v2的比值。
二、双星系统的规律
r1
r2
m2
m1
L
o
【计算3】如图，A、B为双星系统，它们之间的距离为L，轨道半径分别为r1和r2，若运动周期为T，求两星的总质量。
r1
r2
B
A
L
o
二、双星系统的规律
对A:
对B:
①
①+②得：
②
【典例1】（2020·河北沧州市一中高一期末）宇宙中两个相距较近的星球可以看成双星，它们只在相互间的万有引力作用下，绕两球心连线上的某一固定点做周期相同的匀速圆周运动。根据宇宙大爆炸理论，双星间的距离在缓慢增加，设双星仍做匀速圆周运动，则下列说法正确的是（ ）
A．双星相互间的万有引力增大 B．双星做圆周运动的周期增大
C．双星做圆周运动的角速度增大 D．双星做圆周运动的加速度增大
典例分析
【正确答案】B
典例分析
【正确答案】B
【典例2】(多选)(2018·全国卷Ⅰ) 2017年,人类第一次直接探测到来自双中子星合并的引力波。根据科学家们复原的过程,在两颗中子星合并前约100 s时,它们相距约400 km,绕二者连线上的某点每秒转动12圈。将两颗中子星都看作是质量均匀分布的球体,由这些数据、万有引力常量并利用牛顿力学知识,可以估算出这一时刻两颗中子星 ( )
A.质量之积 B.质量之和
C.速率之和 D.各自的自转角速度
典例分析
【正确答案】BC
【解析】由题可知双中子星相距L约400 km、万有引力常量G、双中
子星做匀速圆周运动的频率f=12 Hz。由万有引力提供向心力可得
G =m1(2πf)2r1、G =m2(2πf)2r2,r1+r2=L,
联立解得:m1+m2= ,故选项A错误,选项B正确;
v1=2πfr1、v2=2πfr2解得v1+v2=2πfL,故选项C正确;
各自的自转角速度无法估算,故选项D错误。
典例分析
【正确答案】BC