高一物理人教版必修2课件：第六章 4 万有引力理论的成就32张PPT

(共32张PPT)
第六章
万有引力与航天
目标定位

1.了解万有引力定律在天文学上的重要应用.
2.理解“计算天体质量”的基本思路.
3.掌握运用万有引力定律和圆周运动知识分析天体运动问题的思路.
学案4　万有引力理论的成就

知识探究

自我检测

知识探究
一、“称量”地球质量
问题设计
1.卡文迪许在实验室测量出了引力常量G的值，他自称是可以称量地球质量的人，他“称量”的依据是什么？
2.设地面附近的重力加速度g＝9.8 m/s2，地球半径R＝6.4×106 m，引力常量G＝6.67×10－11 N·m2/kg2，试估算地球的质量.
要点提炼
1.地球质量的计算
2.其他星球质量的计算
若已知天体的半径R和天体表面的重力加速度g，与地球质量的

计算方法类似，即可计算出此天体的质量M＝ .
二、计算天体的质量和密度
问题设计
1.由天文观察知，某行星绕太阳运行的轨道半径为r，运行周期为T，则太阳的质量多大？
2.已知天体的质量和半径，如何得到天体的平均密度？
要点提炼
1.计算天体质量的方法
2.天体密度的计算方法
(1)由天体表面的重力加速度g和半径R，求此天体的密度.
三、天体运动的分析与计算
1.基本思路：一般行星或卫星的运动可看作匀速圆周运动，所需向心力由中心天体对它的万有引力提供.
2.常用关系：
3.四个重要结论：设质量为m的天体绕另一质量为M的中心天体做半径为r的匀速圆周运动.


典例精析
一、天体质量和密度的计算
例1　地球表面的平均重力加速度为g，地球半径为R，引力常量为G，可估算地球的平均密度为(　　)
A
例2　假设在半径为R的某天体上发射一颗该天体的卫星.若它贴近该天体的表面做匀速圆周运动的周期为T1，已知万有引力常量为G.
(1)则该天体的密度是多少？
(2)若这颗卫星距该天体表面的高度为h，测得在该处做圆周运动的周期为T2，则该天体的密度又是多少？
解析　卫星距天体表面距离为h时，忽略自转有
二、天体运动的分析与计算
例3　地球的两颗人造卫星质量之比m1∶m2＝1∶2，轨道半径之比r1∶r2＝1∶2.求：
(1)线速度大小之比；
解析　设地球的质量为M，两颗人造卫星的线速度分别为v1、v2，角速度分别为ω1、ω2，运行周期分别为T1、T2，向心力分别为F1、F2.
答案　见解析
(2)角速度之比；
答案　见解析
(3)运行周期之比；
答案　见解析
(4)向心力大小之比.
故二者向心力之比为2∶1.
答案　见解析
例4　质量为m的探月航天器在接近月球表面的轨道上飞行，其运动视为匀速圆周运动.已知月球质量为M，月球半径为R，月球表面重力加速度为g，引力常量为G，不考虑月球自转的影响，则航天器的(　　)
答案　AC
课堂要点小结

万有引力理论的成就

万有引力理论的成就

自我检测
1
2
3
4
1.(天体质量的计算)已知引力常量G、月球中心到
地球中心的距离R和月球绕地球运行的周期T，仅利用这三个数据，可以估算出的物理量有(　　)
A.月球的质量 B.地球的质量
C.地球的半径 D.地球的密度
B
1
2
3
4
2.(天体密度的计算)一艘宇宙飞船绕一个不知名的行星表面飞行，要测定该行星的密度，仅仅需要(　　)
A.测定飞船的运行周期 B.测定飞船的环绕半径
C.测定行星的体积 D.测定飞船的运行速度
解析　取飞船为研究对象，
A
1
2
3
4
3.(天体运动分析)把太阳系各行星的运动近似看成匀速圆周运动，则离太阳越远的行星(　　)
A.周期越小 B.线速度越小
C.角速度越小 D.加速度越小
解析　行星绕太阳做匀速圆周运动，所需的向心力由太阳对行星的引力提供，
1
2
3
4
可知r越大，线速度越小，B正确.
可知r越大，角速度越小，C正确.
ω越小，周期T越大，A错.
1
2
3
4
可知r越大，a越小，D正确.
答案　BCD
1
2
3
4
4.(天体运动的分析与计算)据报道，“嫦娥一号”和“嫦娥二号”绕月飞行器的圆形工作轨道距月球表面分别约为200 km和100 km，运行速度分别为v1和v2，那么，v1和v2的比值为(月球半径取1 700 km)(　　)
1
2
3
4
故选项C正确.
答案　C