7.3 万有引力理论的成就 教学课件-(共26张PPT)人教版高中物理（2019）必修二
文档属性
| 名称 | 7.3 万有引力理论的成就 教学课件-(共26张PPT)人教版高中物理（2019）必修二 |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 40.8MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2025-11-21 09:29:58 | ||
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文档简介
(共26张PPT)
第七章 万有引力与宇宙航行
第三节 万有引力理论的成就
SZ-LWH
学习目标
Sz-lwh
Qq:419561425
2
通过经历计算太阳质量的基本思路，能将天体问题中的对象和过程转换成相关模型后进行求解
3
通过认识万有引力定律的科学成就，体会科学的迷人魅力，进一步认识运动和相互作用观念
1
通过经历"称量地球质量”的过程，了解万有引力定律在天文学上的重要应用
课堂引入
“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？
课堂引入
如果有人说他能称出地球的质量，你信吗？
我可以
SZ-LWH
Sz-lwh
Qq:419561425
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？
(2)你能够推出地球质量的表达式吗？式中的量是否可观测？
称量地球的质量
探究一
万有引力和重力的关系
在地面上随地球一起自转的物体受到地球的万有引力F引，可以分解为物体受到的重力G和使物体随地球做圆周运动（自转）所需的向心力 Fn、（方向指向地轴，不一定指向地心）。
一、“称量”地球的质量
若不考虑地球自转的影响，地面上质量为m的物体所受的重力mg等于地球对物体的引力，即
黄金代换式
地面的重力加速度 g 和地球半径 R 在卡文迪什之前就已知道，一旦测得引力常量 G，就可以算出地球的质量M 。因此，卡文迪什被称为“第一个称出地球质量的人”。
一、“称量”地球的质量
算一算：设地面附近的重力加速度g=9.8m/s2，地球半径R =6.4×106m，引力常量G=6.67×10-11 N·m2/kg2，试估算地球的质量。
方法一：重力加速度法(g、R）
科学真是迷人。根据零星的事实，增加一点猜
想，竟能赢得那么多的收获！ ——马克·吐温
拓展运用
若不考虑地球自转的影响，地面上质量为m的物体所受的重力mg等于地球对物体的引力，即
黄金代换式
例题1
例题解析
若已知地球和月球的半径之比为4:1，其表面的重力加速度之比为6:1。则地球和月球的质量之比为（ ）
A．16 B．32 C．64 D．96
D
SZ-LWH
Sz-lwh
Qq:419561425
问题1、我们能够用称量地球质量的方法计算天体（如太阳）的质量？
难点在哪里？
问题2、天体的质量如何计算？我们该从什么角度思考这一问题？
问题3、为了计算太阳的质量，我们需要做怎样的简化？能简化吗？
问题4、你能够推导出太阳质量的表达式吗？式中的量是否可观测？
计算天体的质量
探究二
阅读课本56页“计算天体的质量”部分，思考回答下列问题
如果测出了某行星的公转周期T、轨道半径r，由此我们就可以求出太阳的质量M
二、计算太阳的质量
方法：
明确天体运动的相关物理量
环绕天体m
轨道半径r
中心天体半径R
中心天体M
二、计算太阳的质量
把地球绕太阳的公转看作是匀速圆周运动，已知轨道半径约为1.5×1011 m，引力常量G=6.67×10－11 N·m2/kg2，估算太阳的质量。
方法二：环绕法（T、r）
二、计算太阳的质量
拓展一：若知道地球绕太阳的公转线速度v和轨道半径r，能否估算太阳的质量？
拓展二：若知道地球绕太阳的公转角速度ω和轨道半径r，能否估算太阳的质量？
拓展三：若知道地球绕太阳的公转线速度v和轨道半径r，能否估算地球的质量？
环绕法只能求出
中心天体的质量。
例题2
例题解析
2022年12月5日，“神舟十五”采用自主快速交会对接模式成功对接于空间站。若空间站绕地球的运动可视为匀速圆周运动，已知引力常量G，则由下列物理量可以计算出地球质量的是（ ）
A．空间站的质量和绕地球运行的半径
B．空间站的质量和绕地球运行的周期
C．空间站绕地球运行的角速度和周期
D．空间站绕地球运行的线速度和角速度
D
基本思路：
三、计算天体的密度
g、R法
T、r法
同理:可用v-r、ω-r、v-T等求质量的方法求天体的密度。
r=R
例题3
例题精选
B
四、发现未知天体
到了18世纪，人们已经知道太阳系有7颗行星，其中1781年发现的第七颗行星 —— 天王星的运动轨道有些“古怪”：根据万有引力定律计算出来的轨道与实际观测的结果总有一些偏差。
天王星
疑问：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？
天王星
英国剑桥大学的学生亚当斯和法国年轻的天文学家勒维耶相信未知行星的存在。他们根据天王星的观测资料，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”——海王星。
四、发现未知天体
(英)亚当斯 (法)勒维耶
笔尖下发现的行星
哈雷依据万有引力定律，用一年时间计算了它们的轨道。发现 1531 年、1607 年和 1682 年出现的这三颗彗星轨道看起来如出一辙，他大胆预言，这三次出现的彗星是同一颗星（图 7.3-3），周期约为 76 年，并预言它将于 1758 年底或 1759 年初再次回归。1759 年 3 月这颗彗星如期通过了近日点，它最近一次回归是 1986 年，它的下次回归将在2061 年左右。
五、预言哈雷彗星回归
潮汐现象
牛顿还用月球和太阳的万有引力解释了潮汐现象，用万有引力定律和其他力学定律，推测地球呈赤道处略为隆起的扁平形状。
潮汐，是发生在沿海地区的一种自然现象，是指海水在天体（主要是月球和太阳）引潮力作用下所产生的周期性运动。习惯上把海面垂直方向涨落称为潮汐，而海水在水平方向的流动称为潮流。
课堂小结
第七章 万有引力与宇宙航行
第三节 万有引力理论的成就
SZ-LWH
学习目标
Sz-lwh
Qq:419561425
2
通过经历计算太阳质量的基本思路，能将天体问题中的对象和过程转换成相关模型后进行求解
3
通过认识万有引力定律的科学成就，体会科学的迷人魅力，进一步认识运动和相互作用观念
1
通过经历"称量地球质量”的过程，了解万有引力定律在天文学上的重要应用
课堂引入
“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？
课堂引入
如果有人说他能称出地球的质量，你信吗？
我可以
SZ-LWH
Sz-lwh
Qq:419561425
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？
(2)你能够推出地球质量的表达式吗？式中的量是否可观测？
称量地球的质量
探究一
万有引力和重力的关系
在地面上随地球一起自转的物体受到地球的万有引力F引，可以分解为物体受到的重力G和使物体随地球做圆周运动（自转）所需的向心力 Fn、（方向指向地轴，不一定指向地心）。
一、“称量”地球的质量
若不考虑地球自转的影响，地面上质量为m的物体所受的重力mg等于地球对物体的引力，即
黄金代换式
地面的重力加速度 g 和地球半径 R 在卡文迪什之前就已知道，一旦测得引力常量 G，就可以算出地球的质量M 。因此，卡文迪什被称为“第一个称出地球质量的人”。
一、“称量”地球的质量
算一算：设地面附近的重力加速度g=9.8m/s2，地球半径R =6.4×106m，引力常量G=6.67×10-11 N·m2/kg2，试估算地球的质量。
方法一：重力加速度法(g、R）
科学真是迷人。根据零星的事实，增加一点猜
想，竟能赢得那么多的收获！ ——马克·吐温
拓展运用
若不考虑地球自转的影响，地面上质量为m的物体所受的重力mg等于地球对物体的引力，即
黄金代换式
例题1
例题解析
若已知地球和月球的半径之比为4:1，其表面的重力加速度之比为6:1。则地球和月球的质量之比为（ ）
A．16 B．32 C．64 D．96
D
SZ-LWH
Sz-lwh
Qq:419561425
问题1、我们能够用称量地球质量的方法计算天体（如太阳）的质量？
难点在哪里？
问题2、天体的质量如何计算？我们该从什么角度思考这一问题？
问题3、为了计算太阳的质量，我们需要做怎样的简化？能简化吗？
问题4、你能够推导出太阳质量的表达式吗？式中的量是否可观测？
计算天体的质量
探究二
阅读课本56页“计算天体的质量”部分，思考回答下列问题
如果测出了某行星的公转周期T、轨道半径r，由此我们就可以求出太阳的质量M
二、计算太阳的质量
方法：
明确天体运动的相关物理量
环绕天体m
轨道半径r
中心天体半径R
中心天体M
二、计算太阳的质量
把地球绕太阳的公转看作是匀速圆周运动，已知轨道半径约为1.5×1011 m，引力常量G=6.67×10－11 N·m2/kg2，估算太阳的质量。
方法二：环绕法（T、r）
二、计算太阳的质量
拓展一：若知道地球绕太阳的公转线速度v和轨道半径r，能否估算太阳的质量？
拓展二：若知道地球绕太阳的公转角速度ω和轨道半径r，能否估算太阳的质量？
拓展三：若知道地球绕太阳的公转线速度v和轨道半径r，能否估算地球的质量？
环绕法只能求出
中心天体的质量。
例题2
例题解析
2022年12月5日，“神舟十五”采用自主快速交会对接模式成功对接于空间站。若空间站绕地球的运动可视为匀速圆周运动，已知引力常量G，则由下列物理量可以计算出地球质量的是（ ）
A．空间站的质量和绕地球运行的半径
B．空间站的质量和绕地球运行的周期
C．空间站绕地球运行的角速度和周期
D．空间站绕地球运行的线速度和角速度
D
基本思路：
三、计算天体的密度
g、R法
T、r法
同理:可用v-r、ω-r、v-T等求质量的方法求天体的密度。
r=R
例题3
例题精选
B
四、发现未知天体
到了18世纪，人们已经知道太阳系有7颗行星，其中1781年发现的第七颗行星 —— 天王星的运动轨道有些“古怪”：根据万有引力定律计算出来的轨道与实际观测的结果总有一些偏差。
天王星
疑问：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？
天王星
英国剑桥大学的学生亚当斯和法国年轻的天文学家勒维耶相信未知行星的存在。他们根据天王星的观测资料，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”——海王星。
四、发现未知天体
(英)亚当斯 (法)勒维耶
笔尖下发现的行星
哈雷依据万有引力定律，用一年时间计算了它们的轨道。发现 1531 年、1607 年和 1682 年出现的这三颗彗星轨道看起来如出一辙，他大胆预言，这三次出现的彗星是同一颗星（图 7.3-3），周期约为 76 年，并预言它将于 1758 年底或 1759 年初再次回归。1759 年 3 月这颗彗星如期通过了近日点，它最近一次回归是 1986 年，它的下次回归将在2061 年左右。
五、预言哈雷彗星回归
潮汐现象
牛顿还用月球和太阳的万有引力解释了潮汐现象，用万有引力定律和其他力学定律，推测地球呈赤道处略为隆起的扁平形状。
潮汐，是发生在沿海地区的一种自然现象，是指海水在天体（主要是月球和太阳）引潮力作用下所产生的周期性运动。习惯上把海面垂直方向涨落称为潮汐，而海水在水平方向的流动称为潮流。
课堂小结