人教版必修二物理 6．4-万有引力理论成就 （共39张PPT）
文档属性
| 名称 | 人教版必修二物理 6．4-万有引力理论成就 （共39张PPT） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 804.0KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2020-03-09 16:19:29 | ||
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文档简介
(共39张PPT)
6.4万有引力理论成就
复习：
1、万有引力定律的内容是什么？
2、该定律的适用条件是什么？
3、引力常数G的单位？
万有引力与重力
1、不加说明，万有引力等于重力
2、考虑自转时，重力是万有引力的一个分力
一、天体质量的计算
利用星球表面重力加速度值，计算该星球质量。（不考虑星球自转的影响）
研究天体质量的基本思路（一）：
地表处物体m受重力等于万有引力
方法
已知：地球表面的重力加速度是g，地球的半径是R，万有引力常量是G ,请根据这些数据计算地球的质量。
GM=gR2
解：据 地表处物体m受重力等于万有引力：
探究
研究天体质量的基本思路（一）：
研究 中心天体质量的基本思路（二）：
思路：
已知：匀速圆周运动的周期T和半径R，
求中心天体的质量
物体做匀速圆周运动
万有引力充当向心力
M
V
M为中心天体的质量
结论：
例一： 已知月球绕地球的周期是t,轨道
半径为a；地球绕太阳周期为T，轨道半径为b。
求：地球质量与太阳质量之比
据：
解得中心天体质量
所求比值：
找
通
式
法
A:已知环绕中心天体的行星（卫星）的
轨道半径和角速度。
B:已知环绕中心天体的行星（卫星）的轨道半径r和运行的线速度v。
基本思路：
结论：
求中心天体的质量
思考：
已知天体质量如何求天体密度？
二、天体密度的计算
不考虑地球自转的影响
利用地表面重力加速度g值，计算天体密度
研究 中心天体密度的基本思路（一）：
快
速
利
用
结
论
利用绕地球的轨道半径r和周期T，
求地球的平均密 度
研究 中心天体密度的基本思路（二）：
快
速
利
用
结
论
讨论：若仅已知一个在地球表面附近运动的
卫星的周期，能否近似求得地球的密度？
总结
（近地飞行）
（1）某星体m围绕中心天体M做圆周运动的周期为T，半径为r
成就二：中心天体密度计算
（2）已知天体M的半径R和表面g
成就一：中心天体质量
三、发现未知天体
探究：英 亚当斯 法 勒维耶
坚信万有引力定律正确，有行星影响
预言了哈雷彗星的回归
问题：天王星的观察轨道为什么与由“万有引力定律”计算出来的理论轨道存在较大的误差？
猜想： 1、“万有引力定律”是错的
2、可能有其它行星的影响而造成的误差
结果：发现了海王星
万有引力定律的应用
测天体的质量、
测天体的密度
发现未知行星，
预测行星、彗星
的运动
思路一：天体表面重力近似等于万有引力
思路二：天体运动中，万有引力提供物体圆周运动向心力
方法归纳：
例1：利用下列哪组数据，可以计算出火星的质量：(已知万有引力恒量)
A、已知火星的半径R和火星表面的重力加速度g
B、已知卫星绕火星做匀速圆周运动的半径r和周期T
C、已知火星绕太阳做匀速圆周运动的半径r和线速度v
D、已知卫星绕火星做匀速圆周运动的线速度v和周期T
【练习】已知引力常量G、地球绕太阳做匀速圆周运动的轨道半径为r，地球绕太阳运行的周期T，仅利用这三个数据，可以估算出的物理量有( )
A.地球的质量
B.太阳的质量
C.太阳的半径
D.地球绕太阳的运行速率
BD
若地球密度为ρ，地球半径为R0，
求地表的重力加速度？
补充：若质量均匀球壳对球壳内的质点引力为零，
则地球内部距离地心为r处的重力加速度多大？
例：假设地球是半径为R，质量分别均匀的球体。
一矿井深度为d。已知质量分布均匀的球壳对球壳
内部的物体的引力为零，则矿井底部和地球表面的
重力加速度之比是
A
B
C
D
理想模型转化：补偿法、切割法、对称法的应用
1、天文观察得某行星线速度为v，离太阳距离r，太阳的半径为R1，行星的半径为R2，则可知太阳质量为 ；太阳的密度为_________
2：从地面上竖直向上发射一航天器，当航天器竖直
向上以加速度a=g／2 匀加速运动时，航天器内物体
对水平支持面的压力为其静止在地球表面时对水平支
持面压力的17／18，已知地球半径为R，求此时航天
器里地面的高度。
3：宇宙中有一星球的质量约为地球质量的9倍，
半径约为地球半径的一半。若从地球上h处水平
抛出一物体，射程是48m，试求：则在该星球上，
从同样高度以同样的初速度水平抛出同一物体，
射程是多少？
思考： 联系天体现象和抛体运动现象的物理量是谁？
重力加速度（引力加速度）
g
6宇航员站在一星球表面上的某高处，沿水平方
向抛出一小球，经过时间t，小球落在星球表面，
测得抛出点与落地点之间的距离为L，若抛出时
的初速度增大到2倍，则抛出点与落地点间的距
离为 L，已知两落地点在同一水平面上，该星球
的半径为R，引力常量为G，
求该星球的质量M和密度ρ.
5、某物体在地面上受到的重力为160 N，将它放
置在卫星中，在卫星以加速度a＝g/2 随火箭加速上
升的过程中，当物体与卫星中的支持物的相互压力
为90 N时，求此时卫星距地球表面有多远？
（地球半径R＝6.4×103km,g取10m/s2）
【例一】一艘宇宙飞船飞到月球的表面附近，绕月球做近表面匀速圆周运动。若宇航员用一只机械表测得绕得一周所用时间为T，则月球的平均密度是多大？
【例】 地核的体积约为整个地球体积的16％，地核的质量约为地球质量的34％，经估算，地核的平均密度为＿＿＿＿(结果取两位有效数字)。(已知地球表面g=9.8m/s2 ，
)
补充：对称、分割、等效方法的应用
例一：若从太阳发出的光射到地面需要约8分20秒，
估算太阳质量的表达式__________,
公式中符号的含义______________________ 。
光速：c=3.0×108m/s
地球公转周期T=365×24×3600=3.15×107s
C光速 T地球公转周期
t光从太阳到地球的时间
水星
Mercury
金星
Venus
地球
Earth
太阳系中密度最大的星体
火星
Mars
木星
Jupiter
土星
Saturn
天王星
Uranus
1781年赫歇尔用望远镜发现了太阳系第七颗行星――天王星以后，科学家经过多年的努力，希望能发现第八颗行星，但是半个多世纪过去了，仍然一无所获。
海王星
Neptune
冥王星
Pluto
海王星、冥王星的发现：
让人们感受到万有引力定律的巨大威力，
彻底消除了人们对牛顿引力学说的怀疑。
当时有两个青年--英国的亚当斯(Adams）和法国的勒威耶（Le Verrier）在互不知晓的情况下分别进行了整整两年的工作。1845年亚当斯先算出结果，但格林尼治天文台却把他的论文束之高阁。1846年9月18日，勒威耶把结果寄到了柏林，却受到了重视。柏林天文台的伽勒（J.G.Galle）于第二天晚上就进行了搜索，并且在离勒威耶预报位置
不远的地方发现了这颗新行星。
海王星的发现使哥白尼学说和
牛顿力学得到了最好的证明。
科学史上的一段佳话
例二：已知地球半径R和月球绕地球的轨道半径r和周期T，则地球的平均密 度表达式为 。
基本
求解
利用
结论
研究 中心天体密度的基本思路（二）：
例一：已知地球半径R和地表重力加速度g，则地球的平均密度表达式为 。
不考虑地球自转的影响
利用地表面重力加速度值，计算天体密度
基本
求解
利用
结论
研究 中心天体密度的基本思路（一）：
总结：求解天体密度的思路
1.确定情景：环绕现象或地表（无自转）现象
2.建立天体的质量、球体体积公式，求密度
环绕
地面
标
准
解
法
6.4万有引力理论成就
复习：
1、万有引力定律的内容是什么？
2、该定律的适用条件是什么？
3、引力常数G的单位？
万有引力与重力
1、不加说明，万有引力等于重力
2、考虑自转时，重力是万有引力的一个分力
一、天体质量的计算
利用星球表面重力加速度值，计算该星球质量。（不考虑星球自转的影响）
研究天体质量的基本思路（一）：
地表处物体m受重力等于万有引力
方法
已知：地球表面的重力加速度是g，地球的半径是R，万有引力常量是G ,请根据这些数据计算地球的质量。
GM=gR2
解：据 地表处物体m受重力等于万有引力：
探究
研究天体质量的基本思路（一）：
研究 中心天体质量的基本思路（二）：
思路：
已知：匀速圆周运动的周期T和半径R，
求中心天体的质量
物体做匀速圆周运动
万有引力充当向心力
M
V
M为中心天体的质量
结论：
例一： 已知月球绕地球的周期是t,轨道
半径为a；地球绕太阳周期为T，轨道半径为b。
求：地球质量与太阳质量之比
据：
解得中心天体质量
所求比值：
找
通
式
法
A:已知环绕中心天体的行星（卫星）的
轨道半径和角速度。
B:已知环绕中心天体的行星（卫星）的轨道半径r和运行的线速度v。
基本思路：
结论：
求中心天体的质量
思考：
已知天体质量如何求天体密度？
二、天体密度的计算
不考虑地球自转的影响
利用地表面重力加速度g值，计算天体密度
研究 中心天体密度的基本思路（一）：
快
速
利
用
结
论
利用绕地球的轨道半径r和周期T，
求地球的平均密 度
研究 中心天体密度的基本思路（二）：
快
速
利
用
结
论
讨论：若仅已知一个在地球表面附近运动的
卫星的周期，能否近似求得地球的密度？
总结
（近地飞行）
（1）某星体m围绕中心天体M做圆周运动的周期为T，半径为r
成就二：中心天体密度计算
（2）已知天体M的半径R和表面g
成就一：中心天体质量
三、发现未知天体
探究：英 亚当斯 法 勒维耶
坚信万有引力定律正确，有行星影响
预言了哈雷彗星的回归
问题：天王星的观察轨道为什么与由“万有引力定律”计算出来的理论轨道存在较大的误差？
猜想： 1、“万有引力定律”是错的
2、可能有其它行星的影响而造成的误差
结果：发现了海王星
万有引力定律的应用
测天体的质量、
测天体的密度
发现未知行星，
预测行星、彗星
的运动
思路一：天体表面重力近似等于万有引力
思路二：天体运动中，万有引力提供物体圆周运动向心力
方法归纳：
例1：利用下列哪组数据，可以计算出火星的质量：(已知万有引力恒量)
A、已知火星的半径R和火星表面的重力加速度g
B、已知卫星绕火星做匀速圆周运动的半径r和周期T
C、已知火星绕太阳做匀速圆周运动的半径r和线速度v
D、已知卫星绕火星做匀速圆周运动的线速度v和周期T
【练习】已知引力常量G、地球绕太阳做匀速圆周运动的轨道半径为r，地球绕太阳运行的周期T，仅利用这三个数据，可以估算出的物理量有( )
A.地球的质量
B.太阳的质量
C.太阳的半径
D.地球绕太阳的运行速率
BD
若地球密度为ρ，地球半径为R0，
求地表的重力加速度？
补充：若质量均匀球壳对球壳内的质点引力为零，
则地球内部距离地心为r处的重力加速度多大？
例：假设地球是半径为R，质量分别均匀的球体。
一矿井深度为d。已知质量分布均匀的球壳对球壳
内部的物体的引力为零，则矿井底部和地球表面的
重力加速度之比是
A
B
C
D
理想模型转化：补偿法、切割法、对称法的应用
1、天文观察得某行星线速度为v，离太阳距离r，太阳的半径为R1，行星的半径为R2，则可知太阳质量为 ；太阳的密度为_________
2：从地面上竖直向上发射一航天器，当航天器竖直
向上以加速度a=g／2 匀加速运动时，航天器内物体
对水平支持面的压力为其静止在地球表面时对水平支
持面压力的17／18，已知地球半径为R，求此时航天
器里地面的高度。
3：宇宙中有一星球的质量约为地球质量的9倍，
半径约为地球半径的一半。若从地球上h处水平
抛出一物体，射程是48m，试求：则在该星球上，
从同样高度以同样的初速度水平抛出同一物体，
射程是多少？
思考： 联系天体现象和抛体运动现象的物理量是谁？
重力加速度（引力加速度）
g
6宇航员站在一星球表面上的某高处，沿水平方
向抛出一小球，经过时间t，小球落在星球表面，
测得抛出点与落地点之间的距离为L，若抛出时
的初速度增大到2倍，则抛出点与落地点间的距
离为 L，已知两落地点在同一水平面上，该星球
的半径为R，引力常量为G，
求该星球的质量M和密度ρ.
5、某物体在地面上受到的重力为160 N，将它放
置在卫星中，在卫星以加速度a＝g/2 随火箭加速上
升的过程中，当物体与卫星中的支持物的相互压力
为90 N时，求此时卫星距地球表面有多远？
（地球半径R＝6.4×103km,g取10m/s2）
【例一】一艘宇宙飞船飞到月球的表面附近，绕月球做近表面匀速圆周运动。若宇航员用一只机械表测得绕得一周所用时间为T，则月球的平均密度是多大？
【例】 地核的体积约为整个地球体积的16％，地核的质量约为地球质量的34％，经估算，地核的平均密度为＿＿＿＿(结果取两位有效数字)。(已知地球表面g=9.8m/s2 ，
)
补充：对称、分割、等效方法的应用
例一：若从太阳发出的光射到地面需要约8分20秒，
估算太阳质量的表达式__________,
公式中符号的含义______________________ 。
光速：c=3.0×108m/s
地球公转周期T=365×24×3600=3.15×107s
C光速 T地球公转周期
t光从太阳到地球的时间
水星
Mercury
金星
Venus
地球
Earth
太阳系中密度最大的星体
火星
Mars
木星
Jupiter
土星
Saturn
天王星
Uranus
1781年赫歇尔用望远镜发现了太阳系第七颗行星――天王星以后，科学家经过多年的努力，希望能发现第八颗行星，但是半个多世纪过去了，仍然一无所获。
海王星
Neptune
冥王星
Pluto
海王星、冥王星的发现：
让人们感受到万有引力定律的巨大威力，
彻底消除了人们对牛顿引力学说的怀疑。
当时有两个青年--英国的亚当斯(Adams）和法国的勒威耶（Le Verrier）在互不知晓的情况下分别进行了整整两年的工作。1845年亚当斯先算出结果，但格林尼治天文台却把他的论文束之高阁。1846年9月18日，勒威耶把结果寄到了柏林，却受到了重视。柏林天文台的伽勒（J.G.Galle）于第二天晚上就进行了搜索，并且在离勒威耶预报位置
不远的地方发现了这颗新行星。
海王星的发现使哥白尼学说和
牛顿力学得到了最好的证明。
科学史上的一段佳话
例二：已知地球半径R和月球绕地球的轨道半径r和周期T，则地球的平均密 度表达式为 。
基本
求解
利用
结论
研究 中心天体密度的基本思路（二）：
例一：已知地球半径R和地表重力加速度g，则地球的平均密度表达式为 。
不考虑地球自转的影响
利用地表面重力加速度值，计算天体密度
基本
求解
利用
结论
研究 中心天体密度的基本思路（一）：
总结：求解天体密度的思路
1.确定情景：环绕现象或地表（无自转）现象
2.建立天体的质量、球体体积公式，求密度
环绕
地面
标
准
解
法