江苏省兴化市第一中学教科版高中物理必修二学案：3.3万有引力定律的应用
文档属性
| 名称 | 江苏省兴化市第一中学教科版高中物理必修二学案：3.3万有引力定律的应用 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 26.3KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 教科版 | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2015-08-29 18:21:54 | ||
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文档简介
班级： 姓名：
§3.3《万有引力定律的应用》预习案
【预习目标】
1、知道天体间的相互作用主要是万有引力
2、知道如何应用万有引力定律计算天体质量的方法
3、通过了解万有引力定律在天文学上的重要应用，体会科学定律对人类认识世界的作用
【预习思考】
1.地球的质量到底有多大？这个问题困扰了科学家许多年。已知地球表面的重力加速度运动，其自由落体物体自由落体是g=9.8m/s2，地球的半径是6400km，万有引力常量是G=6.67×10-11Nm2/kg2。请你根据这些数据计算地球的质量。你能否解决这个问题呢？
2.已知引力常量G，地球半径R1，月球半径R2，月球到地球之间的距离为r，月球绕地球公转角速度为ω，某同学根据以上条件，提出另一种估算地球质量的方法。你能说说他的想法吗？
【预习自测】
一.计算天体质量（或密度）:
应用万有引力定律计算天体质量一般有两条基本思路：
1.在不考虑自转的影响时，地面（或星球表面）的物体受到的引力大小 物体的重力。利用公式 = 。解得地球（或星球）质量_________。
2.环绕体围绕某中心天体做匀速圆周运动： 提供向心力
利用公式 = =
假如一个近地卫星（离地高度忽略，运动半径等于地球半径R）的运行周期是T.
则有： = .解得地球质量为___________;由于地球的体积为
V= ,可以计算地球的密度为:______________.
二. 轨道向心加速度与天体表面重力加速度是 的.（相同或不同）
1.星体在轨道上的向心加速度:a=
2. 在天体表面重力加速度:g=
【我思我疑】
____________________________________________________________
_____________________________________________________________
_____________________________________________________________
【典型例题】：例1：地球和月球的中心距离大约是r=4×108m，试估算地球的质量。估算结果要求保留一位有效数字。
拓展：本题主要是依据课本计算太阳质量 ( http: / / www.21cnjy.com )的思路和方法进行计算，从中体会解题思路和方法。由于有关天体的数据计算比较复杂，要注意细心、准确，提高自己的估算能力
例2：已知万有引力恒量G，要估算地球的质量，还必须知道某些数据，现在给出的下列各组数据中，可以计算出地球的质量的数据组是( )
(A)地球绕太阳运行的周期T和地球离太阳中心的距离R
(B)月球绕地球运行的周期T和月球离地球中心的距离R
(C)人造地球卫星在地面附近的速度v和运动周期T
(D)地球半径R和同步卫星离地面的高度h
拓展：熟练掌握应用万有引力定律计算天体质量一般有两条基本思路，灵活运用向心力的各种表达式
例2：(2001春季高考题)两个星球组成双 ( http: / / www.21cnjy.com )星，它们在相互之间的万有引力作用下，绕连线上某点做周期相同的匀速圆周运动。现测得两星中心距离为R，其运动周期为T，求 两星的总质量。
拓展：对于这种问题，不仅要明确万有引力提供向心力，还要注
意到天体运动的特点和空间位置分布，特别要注 ( http: / / www.21cnjy.com )意，万有引力中的距离L和两星做圆周运动的半径L1、L2之间的区别。另外要明确两星运动之间的联系，即向心力、周期相同。
【当堂训练】
1.绕地球做匀速圆周运动的宇宙飞船中有一质量为1 kg的物体挂在弹簧秤上，这时弹簧秤的示数 ( )
A．等于9．8N B．大于9．8N C．小于9．8N D．等于零
2.若有一艘宇宙飞船在某一行星表面做匀速圆周运动，设其周期为T，引力常量为G，那么该行星的平均密度为 ( )
A． B． C ． D．
3.A、B两颗行星，质量之比 ，半径之比为 ，则两行星表面的重力加速之比为 （ ）
A． B． C． D．
4．月球质量是地球的1／8 ( http: / / www.21cnjy.com )1，月球半径是地球的1／3．8．如分别在地球和月球上用同一初速度竖直上抛出一个物体(阻力不计)。求两者上升高度比。
【巩固练习】
1.一物体在地球表面重16N，它在以5 m／s2的加速度加速上升的火箭中的视重为9 N，则此时火箭离开地球表面的距离是地球半径的 （ ）
A．1／2 B．2倍 C．3倍 D．4倍
2．地球公转的轨道半径是R1，周期是T1，月球绕地球运转的轨道半径是R2，周期是T2，则太阳质量与地球质量之比是 ( )
A． B． C． D．
3．设在地球上和某天体上以相同的初速度竖直上抛一物体的最大高度之比为k (均不计阻力)，且已知地球与该天体的半径之比也为k，则地球与此天体的质量之比为 ( )
A．1 B．k C．k2 D．1／k
4.已知地球半径R约为6.4×106m ( http: / / www.21cnjy.com )，地球质量M约为6×1024kg，引力常量G为6.67×10-11Nm2/kg2，近地人造地球卫星的周期T近约为85min，估算月球到地心的距离。
5．为了估算一个天体的质量，需要知道绕该天体做匀速圆周运动的另一星球(或卫星)的条件是 ( )
A．质量和运转周期 B．运转周期和轨道半径
C．轨道半径和环绕速度 D．环绕速度和运转周期
6．一艘宇宙飞船在一个星球表面附近作圆形轨道环绕飞行，宇航员要估测该星球的密度，只需要 （ ）
A. 测定飞船的环绕半径 B. 测定行星的质量
C. 测定飞船的环绕周期 D. 测定飞船的环绕速度
7．—物体在地面上受到的重力为16 ( http: / / www.21cnjy.com )0 N，将它放置在航天飞机中，当航天飞机以a＝g／2加速度随火箭向上加速升空的过程中，某时刻测得物体与航天飞机中的支持物的相互挤压力为90 N，求此时航天飞机距地面的高度．(地球半径取6．4×106m，g取10m／s2)
§3.3《万有引力定律的应用》预习案
【预习目标】
1、知道天体间的相互作用主要是万有引力
2、知道如何应用万有引力定律计算天体质量的方法
3、通过了解万有引力定律在天文学上的重要应用，体会科学定律对人类认识世界的作用
【预习思考】
1.地球的质量到底有多大？这个问题困扰了科学家许多年。已知地球表面的重力加速度运动，其自由落体物体自由落体是g=9.8m/s2，地球的半径是6400km，万有引力常量是G=6.67×10-11Nm2/kg2。请你根据这些数据计算地球的质量。你能否解决这个问题呢？
2.已知引力常量G，地球半径R1，月球半径R2，月球到地球之间的距离为r，月球绕地球公转角速度为ω，某同学根据以上条件，提出另一种估算地球质量的方法。你能说说他的想法吗？
【预习自测】
一.计算天体质量（或密度）:
应用万有引力定律计算天体质量一般有两条基本思路：
1.在不考虑自转的影响时，地面（或星球表面）的物体受到的引力大小 物体的重力。利用公式 = 。解得地球（或星球）质量_________。
2.环绕体围绕某中心天体做匀速圆周运动： 提供向心力
利用公式 = =
假如一个近地卫星（离地高度忽略，运动半径等于地球半径R）的运行周期是T.
则有： = .解得地球质量为___________;由于地球的体积为
V= ,可以计算地球的密度为:______________.
二. 轨道向心加速度与天体表面重力加速度是 的.（相同或不同）
1.星体在轨道上的向心加速度:a=
2. 在天体表面重力加速度:g=
【我思我疑】
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【典型例题】：例1：地球和月球的中心距离大约是r=4×108m，试估算地球的质量。估算结果要求保留一位有效数字。
拓展：本题主要是依据课本计算太阳质量 ( http: / / www.21cnjy.com )的思路和方法进行计算，从中体会解题思路和方法。由于有关天体的数据计算比较复杂，要注意细心、准确，提高自己的估算能力
例2：已知万有引力恒量G，要估算地球的质量，还必须知道某些数据，现在给出的下列各组数据中，可以计算出地球的质量的数据组是( )
(A)地球绕太阳运行的周期T和地球离太阳中心的距离R
(B)月球绕地球运行的周期T和月球离地球中心的距离R
(C)人造地球卫星在地面附近的速度v和运动周期T
(D)地球半径R和同步卫星离地面的高度h
拓展：熟练掌握应用万有引力定律计算天体质量一般有两条基本思路，灵活运用向心力的各种表达式
例2：(2001春季高考题)两个星球组成双 ( http: / / www.21cnjy.com )星，它们在相互之间的万有引力作用下，绕连线上某点做周期相同的匀速圆周运动。现测得两星中心距离为R，其运动周期为T，求 两星的总质量。
拓展：对于这种问题，不仅要明确万有引力提供向心力，还要注
意到天体运动的特点和空间位置分布，特别要注 ( http: / / www.21cnjy.com )意，万有引力中的距离L和两星做圆周运动的半径L1、L2之间的区别。另外要明确两星运动之间的联系，即向心力、周期相同。
【当堂训练】
1.绕地球做匀速圆周运动的宇宙飞船中有一质量为1 kg的物体挂在弹簧秤上，这时弹簧秤的示数 ( )
A．等于9．8N B．大于9．8N C．小于9．8N D．等于零
2.若有一艘宇宙飞船在某一行星表面做匀速圆周运动，设其周期为T，引力常量为G，那么该行星的平均密度为 ( )
A． B． C ． D．
3.A、B两颗行星，质量之比 ，半径之比为 ，则两行星表面的重力加速之比为 （ ）
A． B． C． D．
4．月球质量是地球的1／8 ( http: / / www.21cnjy.com )1，月球半径是地球的1／3．8．如分别在地球和月球上用同一初速度竖直上抛出一个物体(阻力不计)。求两者上升高度比。
【巩固练习】
1.一物体在地球表面重16N，它在以5 m／s2的加速度加速上升的火箭中的视重为9 N，则此时火箭离开地球表面的距离是地球半径的 （ ）
A．1／2 B．2倍 C．3倍 D．4倍
2．地球公转的轨道半径是R1，周期是T1，月球绕地球运转的轨道半径是R2，周期是T2，则太阳质量与地球质量之比是 ( )
A． B． C． D．
3．设在地球上和某天体上以相同的初速度竖直上抛一物体的最大高度之比为k (均不计阻力)，且已知地球与该天体的半径之比也为k，则地球与此天体的质量之比为 ( )
A．1 B．k C．k2 D．1／k
4.已知地球半径R约为6.4×106m ( http: / / www.21cnjy.com )，地球质量M约为6×1024kg，引力常量G为6.67×10-11Nm2/kg2，近地人造地球卫星的周期T近约为85min，估算月球到地心的距离。
5．为了估算一个天体的质量，需要知道绕该天体做匀速圆周运动的另一星球(或卫星)的条件是 ( )
A．质量和运转周期 B．运转周期和轨道半径
C．轨道半径和环绕速度 D．环绕速度和运转周期
6．一艘宇宙飞船在一个星球表面附近作圆形轨道环绕飞行，宇航员要估测该星球的密度，只需要 （ ）
A. 测定飞船的环绕半径 B. 测定行星的质量
C. 测定飞船的环绕周期 D. 测定飞船的环绕速度
7．—物体在地面上受到的重力为16 ( http: / / www.21cnjy.com )0 N，将它放置在航天飞机中，当航天飞机以a＝g／2加速度随火箭向上加速升空的过程中，某时刻测得物体与航天飞机中的支持物的相互挤压力为90 N，求此时航天飞机距地面的高度．(地球半径取6．4×106m，g取10m／s2)