2022-2023年人教版(2019)新教材高中物理必修2 第7章万有引力与宇宙航行第3节万有引力理论的成就课件(共16张PPT)
文档属性
| 名称 | 2022-2023年人教版(2019)新教材高中物理必修2 第7章万有引力与宇宙航行第3节万有引力理论的成就课件(共16张PPT) |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 2.1MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-11-09 22:09:44 | ||
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文档简介
(共16张PPT)
万有引力定律的理论成就
“称量” 地球质量
科学真迷人，卡文迪许测出了引力常量G=6.67×10－11N·m2/kg2后，称自己的实验是“称量”地球的质量。如果你是卡文迪许，现在已经用扭秤实验得出了引力常量，若要称量出地球的质量，我们应该选择哪个物体研究？忽略哪些次要因素？运用哪些物理规律？
亨利·卡文迪许
对地球表面自由下落的物体m研究，忽略地球自转的影响
地球质量
地球表面物体质量
地球半径
地球表面重力加速度
v
“称量” 地球质量
对地球表面自由下落的物体m研究，忽略地球自转的影响
地球质量
地球表面物体质量
地球半径
地球表面重力加速度
v
1、忽略地球的自转，地球表面任意地方的物体
2、求任一天体的质量，只要知道该天体表面g和半径R
求中心天体的质量
思考与讨论：你还有其他的方法来测量地球的质量吗？（只要测量出哪些物理量就可以求得了）
地球
卫星
对卫星分析，卫星受到地球的引力充当了它圆周运动的向心力
F万
r
地球质量
卫星质量
r 轨道半径（卫星到地心距离）
T 卫星绕地周期
M=5.965×10 kg
测量卫星轨道半径r和绕地周期T
估算地球密度
地球
卫星
F万
r
地球质量
卫星质量
r 轨道半径（卫星到地心距离）
T 卫星绕地周期
地球半径
若卫星为近地卫星（卫星高度h与地球半径R想比可以忽略）
地球
近地卫星
（★）
求中心天体的质量的两种方法
思考与讨论：你可以用哪两种方法测量月球的质量？
在月球表面通过实验获取月球表面的重力加速度
知道嫦娥绕月的轨道半径和周期
笔尖下发现的行星
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……
猜测1：是天文观测数据不准确？
猜测2：是万有引力定律的准确性有问题？
猜测3：是天王星轨道外面还有一颗未发现的行星，它对天王星的吸引使其轨道产生了偏离？
英国剑桥大学的学生亚当斯
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这颗“新”行星的轨道
1846 年 9 月 23 日晚，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”。后来，这颗行星被命名为海王星。海王星的发现过程充分显示了理论对于实践的巨大指导作用，所用的“计算、 预测和观察”的方法指导人们寻找新的天体。
万有引力定律的理论成就
1、计算天体质量
2、1846年海王星的发现
1705年哈雷根据万有引力定律预言了一颗彗星的按时回归
4、宇宙航行
3、万有引力解释了潮汐现象，推测地球呈赤道处略为隆起的扁平形状，分析地球表面重力加速度微小差异的原因，以及指导重力探矿
5、……
没有任何东西像牛顿引力理论对行星轨道的计算那样，如此有力地树立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……
——物理学家劳厄（诺贝尔奖获得者）
问题与练习二（课本）
根据万有引力定律和牛顿第二定律说明：为什么不同物体在地球表面的自由落体加速度都相等的？为什么高山上的自由落体加速度比地面的小？
地球
对地球表面上质量为m的物体分析，忽略地球自转的影响
地球
h
R
已知地球质量M、半径R，则距离地球表面h高度处的重力加速度g’是多少？
天体表面重力加速度
距离天体表面h高度处重力加速度
地球半径
h 距离天体表面的高度
地球周围空间重力加速度的分布
赤道
地球表面各处重力加速度相差不大
从赤道往两极，g逐渐变大m/s2 →9.832m/s2
越往高处去，g越来越小
距离地表高度h=地球半径R时，
h高度处的重力加速度
总结：解决天体运动问题的两条思路
(1)万有引力提供向心力
(2)万有引力与重力的关系
在天体表面上，天体对物体的万有引力近似等于物体的重力，
即＝mg
双星模型
宇宙中两个相距较近的天体称为“双星”，它们以两者连线上的某一点为圆心做匀速圆周运动，但两者不会因万有引力的作用而吸引到一起．设两者的质量分别为m1和m2，两者相距为L．求：
(1)画出双星环绕运动示意图；(2) m1圆周运动的轨道半径；(3)双星的角速度．
对m1
对m2
=
= L
(1)
(2)
(3)
(4)
课后作业
1．(多选)1798年，英国物理学家卡文迪许测出引力常量G，因此卡文迪许被人们称为“能称出地球质量的人”．若已知引力常量G，地球表面处的重力加速度g，地球半径R，地球上一昼夜的时间T1(地球自转周期)，一年的时间T2(地球公转周期)，地球中心到月球中心的距离L1，地球中心到太阳中心的距离L2，能计算出( )
2．(单选)已知万有引力常量G，那么在下列给出的各种情景中，能根据测量的数据求出月球密度的是( )
A．在月球表面使一个小球做自由落体运动，测出落下的高度H和时间t
B．发射一颗贴近月球表面绕月球做圆周运动的飞船，测出飞船运行的周期T
C．观察月球绕地球的圆周运动，测出月球的直径D和月球绕地球运行的周期T
D．发射一颗绕月球做圆周运动的卫星，测出卫星离月球表面的高度H和卫星的周期T
课后作业
3、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＝6×1024 kg，日地中心的距离r＝1.5×1011 m，地球表面处的重力加速度g取10 m/s2，1年约为3.2×107 s，试估算目前太阳的质量M．(结果保留一位有效数字，引力常量未知)
课后作业参考答案
课后作业参考答案
万有引力定律的理论成就
“称量” 地球质量
科学真迷人，卡文迪许测出了引力常量G=6.67×10－11N·m2/kg2后，称自己的实验是“称量”地球的质量。如果你是卡文迪许，现在已经用扭秤实验得出了引力常量，若要称量出地球的质量，我们应该选择哪个物体研究？忽略哪些次要因素？运用哪些物理规律？
亨利·卡文迪许
对地球表面自由下落的物体m研究，忽略地球自转的影响
地球质量
地球表面物体质量
地球半径
地球表面重力加速度
v
“称量” 地球质量
对地球表面自由下落的物体m研究，忽略地球自转的影响
地球质量
地球表面物体质量
地球半径
地球表面重力加速度
v
1、忽略地球的自转，地球表面任意地方的物体
2、求任一天体的质量，只要知道该天体表面g和半径R
求中心天体的质量
思考与讨论：你还有其他的方法来测量地球的质量吗？（只要测量出哪些物理量就可以求得了）
地球
卫星
对卫星分析，卫星受到地球的引力充当了它圆周运动的向心力
F万
r
地球质量
卫星质量
r 轨道半径（卫星到地心距离）
T 卫星绕地周期
M=5.965×10 kg
测量卫星轨道半径r和绕地周期T
估算地球密度
地球
卫星
F万
r
地球质量
卫星质量
r 轨道半径（卫星到地心距离）
T 卫星绕地周期
地球半径
若卫星为近地卫星（卫星高度h与地球半径R想比可以忽略）
地球
近地卫星
（★）
求中心天体的质量的两种方法
思考与讨论：你可以用哪两种方法测量月球的质量？
在月球表面通过实验获取月球表面的重力加速度
知道嫦娥绕月的轨道半径和周期
笔尖下发现的行星
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……
猜测1：是天文观测数据不准确？
猜测2：是万有引力定律的准确性有问题？
猜测3：是天王星轨道外面还有一颗未发现的行星，它对天王星的吸引使其轨道产生了偏离？
英国剑桥大学的学生亚当斯
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这颗“新”行星的轨道
1846 年 9 月 23 日晚，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”。后来，这颗行星被命名为海王星。海王星的发现过程充分显示了理论对于实践的巨大指导作用，所用的“计算、 预测和观察”的方法指导人们寻找新的天体。
万有引力定律的理论成就
1、计算天体质量
2、1846年海王星的发现
1705年哈雷根据万有引力定律预言了一颗彗星的按时回归
4、宇宙航行
3、万有引力解释了潮汐现象，推测地球呈赤道处略为隆起的扁平形状，分析地球表面重力加速度微小差异的原因，以及指导重力探矿
5、……
没有任何东西像牛顿引力理论对行星轨道的计算那样，如此有力地树立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……
——物理学家劳厄（诺贝尔奖获得者）
问题与练习二（课本）
根据万有引力定律和牛顿第二定律说明：为什么不同物体在地球表面的自由落体加速度都相等的？为什么高山上的自由落体加速度比地面的小？
地球
对地球表面上质量为m的物体分析，忽略地球自转的影响
地球
h
R
已知地球质量M、半径R，则距离地球表面h高度处的重力加速度g’是多少？
天体表面重力加速度
距离天体表面h高度处重力加速度
地球半径
h 距离天体表面的高度
地球周围空间重力加速度的分布
赤道
地球表面各处重力加速度相差不大
从赤道往两极，g逐渐变大m/s2 →9.832m/s2
越往高处去，g越来越小
距离地表高度h=地球半径R时，
h高度处的重力加速度
总结：解决天体运动问题的两条思路
(1)万有引力提供向心力
(2)万有引力与重力的关系
在天体表面上，天体对物体的万有引力近似等于物体的重力，
即＝mg
双星模型
宇宙中两个相距较近的天体称为“双星”，它们以两者连线上的某一点为圆心做匀速圆周运动，但两者不会因万有引力的作用而吸引到一起．设两者的质量分别为m1和m2，两者相距为L．求：
(1)画出双星环绕运动示意图；(2) m1圆周运动的轨道半径；(3)双星的角速度．
对m1
对m2
=
= L
(1)
(2)
(3)
(4)
课后作业
1．(多选)1798年，英国物理学家卡文迪许测出引力常量G，因此卡文迪许被人们称为“能称出地球质量的人”．若已知引力常量G，地球表面处的重力加速度g，地球半径R，地球上一昼夜的时间T1(地球自转周期)，一年的时间T2(地球公转周期)，地球中心到月球中心的距离L1，地球中心到太阳中心的距离L2，能计算出( )
2．(单选)已知万有引力常量G，那么在下列给出的各种情景中，能根据测量的数据求出月球密度的是( )
A．在月球表面使一个小球做自由落体运动，测出落下的高度H和时间t
B．发射一颗贴近月球表面绕月球做圆周运动的飞船，测出飞船运行的周期T
C．观察月球绕地球的圆周运动，测出月球的直径D和月球绕地球运行的周期T
D．发射一颗绕月球做圆周运动的卫星，测出卫星离月球表面的高度H和卫星的周期T
课后作业
3、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＝6×1024 kg，日地中心的距离r＝1.5×1011 m，地球表面处的重力加速度g取10 m/s2，1年约为3.2×107 s，试估算目前太阳的质量M．(结果保留一位有效数字，引力常量未知)
课后作业参考答案
课后作业参考答案