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必修第二册）(共24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必修第二册）(共24张PPT) |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 82.0MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2024-03-05 20:18:27 | ||
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文档简介
(共24张PPT)
主讲人：LWH
第3节 万有引力理论的成就
第7章
QQ:419561425
2
掌握“称量”地球质量及计算天体质量和密度的基本思路
3
理解运用万有引力定律处理天体运动问题的思路和方法
1
了解万有引力定律在天文学上的重要应用
目 录
CONTENTS
天体质量的计算
01
天体密度的计算
02
发现未知天体
预言哈雷彗星回归
03
给我一个支点，我可以撬动地球。
——阿基米德
疑惑：地球质量约为6×1024kg，设杠杆支点距离地球1m，阿基米德在另一端能产生的作用力为600N，根据杠杆原理可知杠杆大约长1亿光年。阿基米德能做到吗？对于地球，我们怎样“称量”它的质量呢？
01
天体质量的计算
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)他“称量”的依据是什么？
若忽略地球自转的影响，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
G
→
称量地球的质量
导学探究
计算太阳的质量
导学探究
2.振奋人心！我国计划2033年载人登陆火星，“火星城市”要来了。已知火星半径为R，火星表面的重力加速度为地球表面的重力加速度的五分之二，地球表面的重力加速度为g，引力常量为G。
求： (1)火星的质量；（2）火星的平均密度。
解：（1），解得
（2）
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引力，有 ，
解得中心天体质量为M＝ 。
(2)说明：g为天体表面的重力加速度。
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.“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＝ 。
R
m
M
1. G
→
→天体的球体半径
2.G
→
M
r
m
→圆周运动的轨道半径
3.若是近地卫星 R=r
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？
G
→
M
r
m
→圆周运动的轨道半径
不能，只能测出被环绕的中心天体的质量
1. 天文学家已经测出月球表面的加速度g、月球的半径R和月球绕地球运转的周期T等数据，根据万有引力定律就可以“称量”月球的质量了。已知引力常量G，用M表示月球的质量。关于月球质量，下列正确的是
√
2.“天问一号”是中国首个火星探测器，其名称来源于我国著名爱国主义诗人屈原的长诗《天问》。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。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。
02
天体密度的计算
导学探究
在目标一中学习了计算天体质量的两种方法.如果要进一步计算天体密度还需要已知什么条件？
还需要已知天体半径R，由ρ＝ 及 即可求出天体密度.
导学探究
3.若万有引力常量G值已知，要估算某行星的密度，仅需测出
A．行星表面的重力加速度 B．行星绕恒星运行的周期
C．任意高度处卫星的周期 D．靠近表面飞行的卫星的周期
A．若测出行星表面的重力加速度，根据
可得，还需要知道行星的半径，故A错误。
BCD．若知道行星绕恒星运行的周期，
可得
还要知道行星绕地球运动的轨道半径及地球的半径。
但若已知靠近地球表面飞行的卫星的周期时，
则可得，故BC错误，D正确。
√
4．“玉兔号”月球车与月球表面的第一次接触实现了中国人“奔月”的伟大梦想，“玉兔号”月球车在月球表面做了一个自由下落实验，测得物体从静止自由下落h高度的时间为t，已知月球半径为R，引力常量为G．求：（1）月球表面的重力加速度；（2）月球的质量。
解：（1），得
（2）在月球表面的物体受到的重力
等于万有引力，
解得月球的质量
03
发现未知天体
预言哈雷彗星回归
预言哈雷彗星回归
梳理与总结
1.英国的 和法国的 根据天王星的观测资料，利用万有引力定律计算出 的轨道。
2.使用“计算、预测和观察”的方法，近100年来，人们发现了 、阋神星等几个较大的天体。
3.英国天文学家哈雷计算了哈雷彗星的周期约为 年，并成功预言了其回归的时间。
4. 的发现和 的“按时回归”确立了 定律的地位。
亚当斯
勒维耶
海王星
冥王星
76
海王星
哈雷彗星
万有引力
5.(多选)下列关于天王星和海王星的说法正确的是
A.英国剑桥大学的学生亚当斯和法国年轻天文学家勒维耶相信未知行星
的存在，一起合作终于计算出了海王星的轨道
B.天王星的实际观测结果与根据万有引力定律计算出来的轨道有偏差，
让人们猜测可能是天王星轨道外还有一颗未发现的行星
C.天王星被称为“笔尖下发现的行星”
D.海王星的发现过程显示了理论对实践的巨大指导作用
√
√
6. (多选)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”
√
√
√
课堂小结
主讲人：LWH
第3节 万有引力理论的成就
第7章
QQ:419561425
2
掌握“称量”地球质量及计算天体质量和密度的基本思路
3
理解运用万有引力定律处理天体运动问题的思路和方法
1
了解万有引力定律在天文学上的重要应用
目 录
CONTENTS
天体质量的计算
01
天体密度的计算
02
发现未知天体
预言哈雷彗星回归
03
给我一个支点，我可以撬动地球。
——阿基米德
疑惑：地球质量约为6×1024kg，设杠杆支点距离地球1m，阿基米德在另一端能产生的作用力为600N，根据杠杆原理可知杠杆大约长1亿光年。阿基米德能做到吗？对于地球，我们怎样“称量”它的质量呢？
01
天体质量的计算
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)他“称量”的依据是什么？
若忽略地球自转的影响，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
G
→
称量地球的质量
导学探究
计算太阳的质量
导学探究
2.振奋人心！我国计划2033年载人登陆火星，“火星城市”要来了。已知火星半径为R，火星表面的重力加速度为地球表面的重力加速度的五分之二，地球表面的重力加速度为g，引力常量为G。
求： (1)火星的质量；（2）火星的平均密度。
解：（1），解得
（2）
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引力，有 ，
解得中心天体质量为M＝ 。
(2)说明：g为天体表面的重力加速度。
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.“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＝ 。
R
m
M
1. G
→
→天体的球体半径
2.G
→
M
r
m
→圆周运动的轨道半径
3.若是近地卫星 R=r
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？
G
→
M
r
m
→圆周运动的轨道半径
不能，只能测出被环绕的中心天体的质量
1. 天文学家已经测出月球表面的加速度g、月球的半径R和月球绕地球运转的周期T等数据，根据万有引力定律就可以“称量”月球的质量了。已知引力常量G，用M表示月球的质量。关于月球质量，下列正确的是
√
2.“天问一号”是中国首个火星探测器，其名称来源于我国著名爱国主义诗人屈原的长诗《天问》。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。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。
02
天体密度的计算
导学探究
在目标一中学习了计算天体质量的两种方法.如果要进一步计算天体密度还需要已知什么条件？
还需要已知天体半径R，由ρ＝ 及 即可求出天体密度.
导学探究
3.若万有引力常量G值已知，要估算某行星的密度，仅需测出
A．行星表面的重力加速度 B．行星绕恒星运行的周期
C．任意高度处卫星的周期 D．靠近表面飞行的卫星的周期
A．若测出行星表面的重力加速度，根据
可得，还需要知道行星的半径，故A错误。
BCD．若知道行星绕恒星运行的周期，
可得
还要知道行星绕地球运动的轨道半径及地球的半径。
但若已知靠近地球表面飞行的卫星的周期时，
则可得，故BC错误，D正确。
√
4．“玉兔号”月球车与月球表面的第一次接触实现了中国人“奔月”的伟大梦想，“玉兔号”月球车在月球表面做了一个自由下落实验，测得物体从静止自由下落h高度的时间为t，已知月球半径为R，引力常量为G．求：（1）月球表面的重力加速度；（2）月球的质量。
解：（1），得
（2）在月球表面的物体受到的重力
等于万有引力，
解得月球的质量
03
发现未知天体
预言哈雷彗星回归
预言哈雷彗星回归
梳理与总结
1.英国的 和法国的 根据天王星的观测资料，利用万有引力定律计算出 的轨道。
2.使用“计算、预测和观察”的方法，近100年来，人们发现了 、阋神星等几个较大的天体。
3.英国天文学家哈雷计算了哈雷彗星的周期约为 年，并成功预言了其回归的时间。
4. 的发现和 的“按时回归”确立了 定律的地位。
亚当斯
勒维耶
海王星
冥王星
76
海王星
哈雷彗星
万有引力
5.(多选)下列关于天王星和海王星的说法正确的是
A.英国剑桥大学的学生亚当斯和法国年轻天文学家勒维耶相信未知行星
的存在，一起合作终于计算出了海王星的轨道
B.天王星的实际观测结果与根据万有引力定律计算出来的轨道有偏差，
让人们猜测可能是天王星轨道外还有一颗未发现的行星
C.天王星被称为“笔尖下发现的行星”
D.海王星的发现过程显示了理论对实践的巨大指导作用
√
√
6. (多选)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”
√
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课堂小结