7.3 万有引力理论的成就 课件 2023-2024学年高一物理人教版（2019） 必修2(共27张PPT)
文档属性
| 名称 | 7.3 万有引力理论的成就 课件 2023-2024学年高一物理人教版（2019） 必修2(共27张PPT) |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 38.3MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2024-02-04 10:58:20 | ||
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文档简介
(共27张PPT)
第七章 万有引力与宇宙航行
万有引力理论的成就
思考：海水为什么会有潮汐现象？
太阳和月球对地球引力的综合作用
1
掌握“称量地球质量”和计算天体质量的基本思路。
2
掌握计算天体密度的基本思路。
3
认识万有引力定律的科学成就，体会科学的迷人魅力。
重难点
重点
重难点
天体质量的计算
问题2：如果有一个足够长的杠杆或足够大的天平是否就可以称量地球的质量了呢？
问题1：是否可以用生活中的常用工具称量地球质量？
不可以
不可能实现
1.卡文迪什在实验室测出了引力常量G的值，他称自己是“可以称量地球重量的人”。
(1)选什么物体为研究对象？需要忽略的次要因素是什么？他“称量”的依据是什么？
若忽略地球自转的影响，选地球表面的物体为研究对象，在地球表面上物体受到的重力等于地球对物体的万有引力，G值的确定使万有引力定律具有了实际的计算意义。
(2)若已知地球表面重力加速度g，地球半径R，引力常量G，求地球的质量。
r
M
m
F
行星绕太阳做圆周运动，可知：
（r为两星球球心距离）
2.如果知道地球绕太阳的公转周期T，地球与太阳中心间距r，引力常量G，能求出太阳的质量吗？
计算中心天体质量的两种方法
1.重力加速度法
(1)已知中心天体的半径R和中心天体表面的重力加速度g，以及引力常量
G，根据物体的重力近似等于中心天体对物体的万有引力，有 ，
解得中心天体质量为M＝ 。
2.“卫星”环绕法
已知两天体间距离r，将天体围绕中心天体的运动近似看成匀速圆周运动，周期为T，引力常量为G，其所需的向心力都来自万有引力，由 ＝
，可得M＝ 。
2.用“卫星”环绕法，根据环绕卫星的周期和轨道半径，能测出卫星的质量吗？
不能。只能测出被环绕的中心天体的质量。
3.用“卫星”环绕法估算太阳的质量，换用不同行星的相关数据进行估算，结果会相近吗？为什么？
结果会相近，虽然不同行星与太阳间的距离r和绕太阳公转的周期T各不相同，但根据开普勒第三定律，所有行星的 均相同。
1.(2023·浙江湖州高一期中)如果你站在月球上，由静止释放质量为m的物体，物体在t秒内下落了h米，若已知月球的半径为R、引力常量为G，根据以上给出的物理量得出月球的质量为
√
已知星球表面的重力加速度g和星球半径R可以计算星球质量。未知星球表面的重力加速度通常这样给出：让小球做自由落体、平抛、竖直上抛等运动，从而计算出该星球表面的重力加速度。
2.(2023·天津高一期中) 2021年2月我国首次火星探测任务“天问一号”探测器实施近火捕获制动，成功实现环绕火星运动，成为我国第一颗人造火星卫星。在“天问一号”环绕火星做匀速圆周运动时，周期为T，轨道半径为r，已知火星的半径为R，引力常量为G，不考虑火星的自转影响。求：
(1)“天问一号”环绕火星运动的线速度的大小v；
(2)火星的质量M；
(3)火星表面的重力加速度g的大小。
天体密度的计算
若已知天体质量，如果要进一步计算天体密度还需要什么条件？
还需要已知天体半径R，由ρ=及=πR3可求出天体密度。
1.若已知地球表面重力加速度g，半径R，引力常量G，求地球的密度。
可得:
可得:
M
m
R
r
可得:
2.若已知月球绕地球运动的的轨道半径r和周期T，引力常量G，求地球的密度。
3.(2023·重庆八中高一月考)假设某天我们可以穿越空间到达某一类地行星，测得其表面的重力加速度与地球上的相同，行星半径只有地球半径的一半，则其平均密度和地球的平均密度之比为
A.2∶1 B.1∶2 C.4∶1 D.1∶4
√
4.(2023·云南红河高一期末)假设在半径为R的某天体上发射一颗该天体的卫星，已知引力常量为G，忽略该天体自转的影响。
(1)若卫星距该天体表面的高度为h，测得卫星在该高轨道上做匀速圆周运动的周期为T1，则该天体的密度是多少？
(2)若卫星贴近该天体的表面做匀速圆周运动的周期为T2，则该天体的密度是多少？
发现未知天体 预言哈雷彗星回归
天王星
天王星
在天王星轨道外还有一颗未发现的新星—海王星。
天王星的轨道偏差是天文观测数据不准确？是万有引力定律的准确性有问题？还是天王星轨道外面还有一颗未发现的行星？
“笔尖下发现的行星”
——海王星。
用同样的方法，在1930年3月14日，人们又发现了冥王星。
哈雷彗星上一次回归是在1986年，而下一次回归将在2061年左右。
点击画面 播放视频
5.(多选)(2022·东北师大附中高一月考)万有引力理论不仅能够解释已知的事实，更重要的是能够预言未知的现象。下列说法正确的是
A.卡文迪什被称为“可以称量地球质量的人”
B.哈雷依据万有引力定律预言了哈雷彗星的回归时间
C.牛顿用月球和太阳的万有引力解释了潮汐现象
D.天王星被称为“笔尖上发现的行星”
√
√
√
万有引力定律的理论成就
天体质量的计算
发现未知天体预言哈雷彗星回归
已知地球表面重力加速度g，地球半径R，引力常量G，求地球的质量M。
已知行星绕太阳圆周运动周期为T，行星到太阳距离为r，求太阳的质量M.
天体密度的计算
已知地球表面重力加速度g，半径R，引力常量G，求地球的密度。
已知月球绕地球运动的的轨道半径r和周期T，引力常量G，求地球的密度
第七章 万有引力与宇宙航行
万有引力理论的成就
思考：海水为什么会有潮汐现象？
太阳和月球对地球引力的综合作用
1
掌握“称量地球质量”和计算天体质量的基本思路。
2
掌握计算天体密度的基本思路。
3
认识万有引力定律的科学成就，体会科学的迷人魅力。
重难点
重点
重难点
天体质量的计算
问题2：如果有一个足够长的杠杆或足够大的天平是否就可以称量地球的质量了呢？
问题1：是否可以用生活中的常用工具称量地球质量？
不可以
不可能实现
1.卡文迪什在实验室测出了引力常量G的值，他称自己是“可以称量地球重量的人”。
(1)选什么物体为研究对象？需要忽略的次要因素是什么？他“称量”的依据是什么？
若忽略地球自转的影响，选地球表面的物体为研究对象，在地球表面上物体受到的重力等于地球对物体的万有引力，G值的确定使万有引力定律具有了实际的计算意义。
(2)若已知地球表面重力加速度g，地球半径R，引力常量G，求地球的质量。
r
M
m
F
行星绕太阳做圆周运动，可知：
（r为两星球球心距离）
2.如果知道地球绕太阳的公转周期T，地球与太阳中心间距r，引力常量G，能求出太阳的质量吗？
计算中心天体质量的两种方法
1.重力加速度法
(1)已知中心天体的半径R和中心天体表面的重力加速度g，以及引力常量
G，根据物体的重力近似等于中心天体对物体的万有引力，有 ，
解得中心天体质量为M＝ 。
2.“卫星”环绕法
已知两天体间距离r，将天体围绕中心天体的运动近似看成匀速圆周运动，周期为T，引力常量为G，其所需的向心力都来自万有引力，由 ＝
，可得M＝ 。
2.用“卫星”环绕法，根据环绕卫星的周期和轨道半径，能测出卫星的质量吗？
不能。只能测出被环绕的中心天体的质量。
3.用“卫星”环绕法估算太阳的质量，换用不同行星的相关数据进行估算，结果会相近吗？为什么？
结果会相近，虽然不同行星与太阳间的距离r和绕太阳公转的周期T各不相同，但根据开普勒第三定律，所有行星的 均相同。
1.(2023·浙江湖州高一期中)如果你站在月球上，由静止释放质量为m的物体，物体在t秒内下落了h米，若已知月球的半径为R、引力常量为G，根据以上给出的物理量得出月球的质量为
√
已知星球表面的重力加速度g和星球半径R可以计算星球质量。未知星球表面的重力加速度通常这样给出：让小球做自由落体、平抛、竖直上抛等运动，从而计算出该星球表面的重力加速度。
2.(2023·天津高一期中) 2021年2月我国首次火星探测任务“天问一号”探测器实施近火捕获制动，成功实现环绕火星运动，成为我国第一颗人造火星卫星。在“天问一号”环绕火星做匀速圆周运动时，周期为T，轨道半径为r，已知火星的半径为R，引力常量为G，不考虑火星的自转影响。求：
(1)“天问一号”环绕火星运动的线速度的大小v；
(2)火星的质量M；
(3)火星表面的重力加速度g的大小。
天体密度的计算
若已知天体质量，如果要进一步计算天体密度还需要什么条件？
还需要已知天体半径R，由ρ=及=πR3可求出天体密度。
1.若已知地球表面重力加速度g，半径R，引力常量G，求地球的密度。
可得:
可得:
M
m
R
r
可得:
2.若已知月球绕地球运动的的轨道半径r和周期T，引力常量G，求地球的密度。
3.(2023·重庆八中高一月考)假设某天我们可以穿越空间到达某一类地行星，测得其表面的重力加速度与地球上的相同，行星半径只有地球半径的一半，则其平均密度和地球的平均密度之比为
A.2∶1 B.1∶2 C.4∶1 D.1∶4
√
4.(2023·云南红河高一期末)假设在半径为R的某天体上发射一颗该天体的卫星，已知引力常量为G，忽略该天体自转的影响。
(1)若卫星距该天体表面的高度为h，测得卫星在该高轨道上做匀速圆周运动的周期为T1，则该天体的密度是多少？
(2)若卫星贴近该天体的表面做匀速圆周运动的周期为T2，则该天体的密度是多少？
发现未知天体 预言哈雷彗星回归
天王星
天王星
在天王星轨道外还有一颗未发现的新星—海王星。
天王星的轨道偏差是天文观测数据不准确？是万有引力定律的准确性有问题？还是天王星轨道外面还有一颗未发现的行星？
“笔尖下发现的行星”
——海王星。
用同样的方法，在1930年3月14日，人们又发现了冥王星。
哈雷彗星上一次回归是在1986年，而下一次回归将在2061年左右。
点击画面 播放视频
5.(多选)(2022·东北师大附中高一月考)万有引力理论不仅能够解释已知的事实，更重要的是能够预言未知的现象。下列说法正确的是
A.卡文迪什被称为“可以称量地球质量的人”
B.哈雷依据万有引力定律预言了哈雷彗星的回归时间
C.牛顿用月球和太阳的万有引力解释了潮汐现象
D.天王星被称为“笔尖上发现的行星”
√
√
√
万有引力定律的理论成就
天体质量的计算
发现未知天体预言哈雷彗星回归
已知地球表面重力加速度g，地球半径R，引力常量G，求地球的质量M。
已知行星绕太阳圆周运动周期为T，行星到太阳距离为r，求太阳的质量M.
天体密度的计算
已知地球表面重力加速度g，半径R，引力常量G，求地球的密度。
已知月球绕地球运动的的轨道半径r和周期T，引力常量G，求地球的密度