6.4 万有引力理论的成就 课件 -2021-2022学年高一下学期物理人教版必修2（27张PPT）
文档属性
| 名称 | 6.4 万有引力理论的成就 课件 -2021-2022学年高一下学期物理人教版必修2（27张PPT） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 525.7KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-07-12 08:20:25 | ||
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文档简介
(共27张PPT)
4
万有引力理论的成就
复习：万有引力定律
内容：
自然界中任何两个物体都相互吸引，引力的方向在它们的连线上，引力的大小与物体的质量m1和m2的乘积成正比，与它们之间距离r的二次方成反比.
公式：
F=
G
式中： m1 和m2为两物体的质量
r为两物体间的距离
G引力常数为6.67×10-11 N· m2/kg2
“科学真是迷人”
“地球是巨大的”
“给我一个支点，
我将撬动地球。”
“科学的魄力”
我将在实验室称量地球的质量
——亨利·卡文迪许
地面上的物体的重力等于地球对它的引力。
其中g、R在卡文迪许之前已经知道，而卡文迪许测出G后，就意味着我们也测出了地球的质量。因此，卡文迪许把他自己的实验说成是“称量地球的重量” 。
卡文迪许被称为“第一个称量地球质量的人”！
忽略地球自转的微小影响
亨利·卡文迪许
通过万有引力定律在实验室内测量几个铅球之间的作用力，就可以称量地球，这不能不说是一个奇迹。
“科学真是迷人。根据零星的事实，增添一点猜想，竟能赢得那么多收获！”
——马克·吐温
这话虽然出自一位外行人之口，却道出了科学发现的精髓。——见微知著
他站在已知距地面高h的平台上自由释放一小球，粗测经过时间t落地。小明指着显示星球半径为R的游览手册，笑着对同学说我可以算出这颗星球的质量，你能说出他的计算过程吗？
解：
得
小明同学参加了一次某类地行星的登陆夏令营。
二、通过零星的信息计算天体的质量
小明同学随航天飞机到某一恒星系考察，航天飞机在圆周半径为r的轨道上，测出在无动力情况下（仅受引力）匀速绕该恒星一周时间为T，
请各位同学由以上条件估算该恒星质量。
解：
T
木星是太阳系中最大的行星，它有众多卫星。如果可以通过观测卫星运行的相关信息，使用引力公式来求木星的质量。
试总结都可以测量哪些量，通过组合求得木星质量？
试推导用这些量表示的木星质量计算式。
比如上一道题中的周期T和轨道半径r，我们能够求出木星质量。
求天体质量的方法
方法一：利用天体表面物体的重力等于万有引力
需知天体的R，和其表面的g
方法二：利用天体的卫星，所受万有引力提供向心力
或
或
需知卫星的r、T，或r、v，或r、ω、或v、ω
三、发现未知天体
背景：
1781年由英国物理学家威廉．赫歇尔发现了天王星，但人们观测到的天王星的运行轨迹与万有引力定律推测的结果有一些误差……
预见并发现未知行星,是万有引力理论威力和价值的最生动例证.
英国的亚当斯和法国的勒维耶
1846年9月23日晚,由德国的伽勒在柏林天文台用望远镜在勒维耶预言的位置附近发现了这颗行星——海王星
柏林天文台
海王星
笔尖上发现的行星
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。于是几位学者用亚当斯和勒维耶的方法预言另一颗新行星的存在．
在预言提出之后，1930年，汤博发现了太阳系的后来曾被称为第九大行星的冥王星。
冥王星和它的卫星
美国宇航局（NASA）提供的冥王星（上者）与它的卫星的画面
冥王星的发现：
诺贝尔物理学奖获得者，物理学家冯·劳厄说：
“没有任何东西像牛顿引力理论对行星轨道的计算那样，如此有力地树起人们对年轻的物理学的尊敬。从此以后，这门自然科学成了巨大的精神王国…… ”
海王星的发现和1705年英国天文学家哈雷根据万有引力定律正确预言了哈雷彗星的回归最终确立了万有引力定律的地位，也成为科学史上的美谈。
小结
这节课我们主要掌握的知识点是：
1.万有引力定律在天文学中的应用，一般有两条思路：
(2) 环绕天体所需的向心力由中心天体对环绕天体的万有引力提供
(1) 地面（或某星球表面）的物体的重力近似等于万有引力时
2.了解了万有引力定律在天文学中具有的重要意义.
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，则可用下列哪一式来估算地球的密度( )
A. 3g/4πRG B.3g/4πR2G C.g/RG D.g/R2G
A
求星球密度
例题：某日成为宇航员的小明同学驾驶航天飞机到某无大气星球一游，他使航天飞机贴近该星球表面无动力匀速飞行一周，测出飞行时间为T，即可计算该星球的平均密度。问如何根据唯一条件周期T求出该星球密度。
解析：航天飞机绕星球飞行，万有引力提供向心力，所以
贴地飞行时，
该星球的平均密度为：
联立上面三式得：
求星球密度
【练习】
已知引力常量G、地球绕太阳做匀速圆周运动的轨道半径为r，地球绕太阳运行的周期T，仅利用这三个数据，可以估算出的物理量有( )
A.地球的质量
B.太阳的质量
C.太阳的半径
D.地球绕太阳的运行速率
BD
已知万有引力恒量G，在以下各组数椐中，可以测得地球质量的是（ ）
A.地球绕太阳运行的周期T和太阳与地球的距离r
B.月球绕地球运行的周期T和轨道半径r
C.卫星绕地球运行的周期T和卫星离地面高度h
D.卫星绕地球运行的线速度v和角速度ω
【练习】
r=R+h
中心天体
注意：
BD
【练习】
设“嫦娥二号”卫星距月球表面的高度为h，做匀速圆周运动的周期为T.已知月球半径为R，引力常量为G.求：
（1）月球的质量M；
（2）月球表面的重力加速度g
（3）月球的密度ρ.
解：（1）万有引力提供向心力
（2）月球表面万有引力等于重力
（3）由密度公式
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【练习】在某行星上，宇航员用弹簧秤称得质量为m的砝码重力为F，发射一颗卫星在贴近星球表面的上空飞行，测得其环绕周期为T，根据这些数据求该星球的质量．
解：忽略自转时，重力等于万有引力
【练习】（04高考第23题，16分）在“勇气号”火星探测器着陆的最后阶段，着陆器降落到火星表面上，再经过多次弹跳才停下来。假设着陆器第一次落到火星表面弹起后，到达最高点时高度为h，速度方向是水平的，速度大小为v0，求它第二次落到火星表面时速度的大小V，计算时不计火星大气阻力。已知火星的一个卫星的圆轨道的半径为r，周期为T。火星可视为半径为r0的均匀球体。
h
V
v0
4
万有引力理论的成就
复习：万有引力定律
内容：
自然界中任何两个物体都相互吸引，引力的方向在它们的连线上，引力的大小与物体的质量m1和m2的乘积成正比，与它们之间距离r的二次方成反比.
公式：
F=
G
式中： m1 和m2为两物体的质量
r为两物体间的距离
G引力常数为6.67×10-11 N· m2/kg2
“科学真是迷人”
“地球是巨大的”
“给我一个支点，
我将撬动地球。”
“科学的魄力”
我将在实验室称量地球的质量
——亨利·卡文迪许
地面上的物体的重力等于地球对它的引力。
其中g、R在卡文迪许之前已经知道，而卡文迪许测出G后，就意味着我们也测出了地球的质量。因此，卡文迪许把他自己的实验说成是“称量地球的重量” 。
卡文迪许被称为“第一个称量地球质量的人”！
忽略地球自转的微小影响
亨利·卡文迪许
通过万有引力定律在实验室内测量几个铅球之间的作用力，就可以称量地球，这不能不说是一个奇迹。
“科学真是迷人。根据零星的事实，增添一点猜想，竟能赢得那么多收获！”
——马克·吐温
这话虽然出自一位外行人之口，却道出了科学发现的精髓。——见微知著
他站在已知距地面高h的平台上自由释放一小球，粗测经过时间t落地。小明指着显示星球半径为R的游览手册，笑着对同学说我可以算出这颗星球的质量，你能说出他的计算过程吗？
解：
得
小明同学参加了一次某类地行星的登陆夏令营。
二、通过零星的信息计算天体的质量
小明同学随航天飞机到某一恒星系考察，航天飞机在圆周半径为r的轨道上，测出在无动力情况下（仅受引力）匀速绕该恒星一周时间为T，
请各位同学由以上条件估算该恒星质量。
解：
T
木星是太阳系中最大的行星，它有众多卫星。如果可以通过观测卫星运行的相关信息，使用引力公式来求木星的质量。
试总结都可以测量哪些量，通过组合求得木星质量？
试推导用这些量表示的木星质量计算式。
比如上一道题中的周期T和轨道半径r，我们能够求出木星质量。
求天体质量的方法
方法一：利用天体表面物体的重力等于万有引力
需知天体的R，和其表面的g
方法二：利用天体的卫星，所受万有引力提供向心力
或
或
需知卫星的r、T，或r、v，或r、ω、或v、ω
三、发现未知天体
背景：
1781年由英国物理学家威廉．赫歇尔发现了天王星，但人们观测到的天王星的运行轨迹与万有引力定律推测的结果有一些误差……
预见并发现未知行星,是万有引力理论威力和价值的最生动例证.
英国的亚当斯和法国的勒维耶
1846年9月23日晚,由德国的伽勒在柏林天文台用望远镜在勒维耶预言的位置附近发现了这颗行星——海王星
柏林天文台
海王星
笔尖上发现的行星
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。于是几位学者用亚当斯和勒维耶的方法预言另一颗新行星的存在．
在预言提出之后，1930年，汤博发现了太阳系的后来曾被称为第九大行星的冥王星。
冥王星和它的卫星
美国宇航局（NASA）提供的冥王星（上者）与它的卫星的画面
冥王星的发现：
诺贝尔物理学奖获得者，物理学家冯·劳厄说：
“没有任何东西像牛顿引力理论对行星轨道的计算那样，如此有力地树起人们对年轻的物理学的尊敬。从此以后，这门自然科学成了巨大的精神王国…… ”
海王星的发现和1705年英国天文学家哈雷根据万有引力定律正确预言了哈雷彗星的回归最终确立了万有引力定律的地位，也成为科学史上的美谈。
小结
这节课我们主要掌握的知识点是：
1.万有引力定律在天文学中的应用，一般有两条思路：
(2) 环绕天体所需的向心力由中心天体对环绕天体的万有引力提供
(1) 地面（或某星球表面）的物体的重力近似等于万有引力时
2.了解了万有引力定律在天文学中具有的重要意义.
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，则可用下列哪一式来估算地球的密度( )
A. 3g/4πRG B.3g/4πR2G C.g/RG D.g/R2G
A
求星球密度
例题：某日成为宇航员的小明同学驾驶航天飞机到某无大气星球一游，他使航天飞机贴近该星球表面无动力匀速飞行一周，测出飞行时间为T，即可计算该星球的平均密度。问如何根据唯一条件周期T求出该星球密度。
解析：航天飞机绕星球飞行，万有引力提供向心力，所以
贴地飞行时，
该星球的平均密度为：
联立上面三式得：
求星球密度
【练习】
已知引力常量G、地球绕太阳做匀速圆周运动的轨道半径为r，地球绕太阳运行的周期T，仅利用这三个数据，可以估算出的物理量有( )
A.地球的质量
B.太阳的质量
C.太阳的半径
D.地球绕太阳的运行速率
BD
已知万有引力恒量G，在以下各组数椐中，可以测得地球质量的是（ ）
A.地球绕太阳运行的周期T和太阳与地球的距离r
B.月球绕地球运行的周期T和轨道半径r
C.卫星绕地球运行的周期T和卫星离地面高度h
D.卫星绕地球运行的线速度v和角速度ω
【练习】
r=R+h
中心天体
注意：
BD
【练习】
设“嫦娥二号”卫星距月球表面的高度为h，做匀速圆周运动的周期为T.已知月球半径为R，引力常量为G.求：
（1）月球的质量M；
（2）月球表面的重力加速度g
（3）月球的密度ρ.
解：（1）万有引力提供向心力
（2）月球表面万有引力等于重力
（3）由密度公式
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【练习】在某行星上，宇航员用弹簧秤称得质量为m的砝码重力为F，发射一颗卫星在贴近星球表面的上空飞行，测得其环绕周期为T，根据这些数据求该星球的质量．
解：忽略自转时，重力等于万有引力
【练习】（04高考第23题，16分）在“勇气号”火星探测器着陆的最后阶段，着陆器降落到火星表面上，再经过多次弹跳才停下来。假设着陆器第一次落到火星表面弹起后，到达最高点时高度为h，速度方向是水平的，速度大小为v0，求它第二次落到火星表面时速度的大小V，计算时不计火星大气阻力。已知火星的一个卫星的圆轨道的半径为r，周期为T。火星可视为半径为r0的均匀球体。
h
V
v0