7.3 万有引力理论的成就-天津市2020年空中课堂人教版（2019）高中物理必修第二册课件(共32张PPT)

(共32张PPT)
万有引力理论的成就
高一物理
一.“称量”地球的质量
如果我们跳出地球看，地球在自转，这时你眼中地球上原本看似静止的物体还是静止的吗？它在做什么运动？此时物体所受的合力还是0吗？

ω
资料
（一）重力、万有引力和向心力之间的关系：
重力和向心力是万有引力的两个分力
1.静止在地面上的物体，若考虑地球自转的影响
2.静止在地面上的物体，若不考虑地球自转的影响



F引
G
F向
g是地球表面的重力加速度
一.“称量”地球的质量
R是地球半径
资料
（二）地球质量的求解
目标任务:

计算天体的质量



R
h
（一）高空轨道
探究一：测量该星球的质量
r
建模
F
二、计算天体的质量
资料
模型：环绕天体绕中心天体做匀速圆周运动
方法：根据牛顿第二定律，万有引力提供向心力
例题：若已知某行星的半径为R，自转周期为T1 ，绕太阳公转的轨道半径为r,公转周期为T2 , 引力常量为G，则由此可求出（ ）
A.行星的质量 B.太阳的质量
C.行星的密度 D.太阳的密度
友情提示：
例题：若已知某行星的半径为R，自转周期为T1 ，绕太阳公转的轨道半径为r,公转周期为T2 , 引力常量为G，则由此可求出（ ）
A.行星的质量 B.太阳的质量
例题：若已知某行星的半径为R，自转周期为T1 ，绕太阳公转的轨道半径为r,公转周期为T2 , 引力常量为G，则由此可求出（ ）
C.行星的密度 D.太阳的密度
例题：若已知某行星的半径为R，自转周期为T1 ，绕太阳公转的轨道半径为r,公转周期为T2 , 引力常量为G，则由此可求出（ ）
A.行星的质量 B.太阳的质量
C.行星的密度 D.太阳的密度
B
只能求中心天体的质量?
r是轨道半径，不是星球半径
T是公转周期，而非自转周期
R
（二）靠近星体的轨道
思考：此处如何测星球质量？
r
二、计算天体的质量
资料
R
靠近星体的轨道
思考：此处测量中心天体的密度
需要知道哪些物理量呢？
r
资料
R
r
r
在空中轨道，需要测量哪些物理量才可以获得中心天体的质量？
思考：
二、计算天体的质量
（三）空中轨道
解决方案
资料
r
求中心天体的密度需要哪些物理量呢？
思考：
二、计算天体的质量
（三）空中轨道
解决方案
资料
计算天体质量的基本思路
2、行星或卫星做圆周运动的向心力由万有引力提供

1、地表或高空物体
只能求出中心天体的质量
地表
高空
“淘气”的天王星
资料
三、发现未知天体
一、提出问题
二、猜想与假设
三、理论计算
四、观察验证
天王星会偏离理论轨道
原来“真凶”是海王星
笔尖下发现的行星
资料
三、发现未知天体
资料
资料
资料
资料
练习：登陆月球后，宇航员用弹簧秤测得质量为m的砝码重力为F；一颗卫星靠近月球表面运行的环绕周期是T。
试求月球的质量？（列出方程组即可）
解：
根据牛顿第二定律，万有引力提供向心力：
练习：登陆月球后，宇航员用弹簧秤测得质量为m的砝码重力为F；一颗卫星靠近月球表面运行的环绕周期是T。
试求月球的质量？（列出方程组即可）
练习：登陆月球后，宇航员用弹簧秤测得质量为m的砝码重力为F；一颗卫星靠近月球表面运行的环绕周期是T。
试求月球的质量？（列出方程组即可）
解：
根据牛顿第二定律，万有引力提供向心力：
练习：地球的公转轨道接近圆，但彗星的运动轨道则是一个非常扁的椭圆。天文学家哈雷成功地预言哈雷彗星的回归。哈雷慧星最近一次出现的时间是1986年，预测下次飞近地球将在2061年左右。
1.请根据开普勒行星运动定律估算哈雷彗星轨道的半长轴是地球公转半径的多少倍?
T哈=（2061-1986）年=75年
T地=1年
2.哈雷慧星在近日点与太阳中心的距离为r1，线速度大小为v1 ，在远日点与太阳的中心距离为r2，线速度大小为v2，请比较哪个速度大，并求得哈雷彗星在近日点和远日点的加速度大小之比。
由开普勒第二定律得

v1大于v2
练习：利用下列哪组数据可以计算出地球的质量（ ）
A. 已知地球的半径R和地球表面的重力加速度g
B. 已知卫星围绕地球运动的轨道半径r和周期T
C. 已知卫星围绕地球运动的轨道半径r和线速度V
D. 已知卫星围绕地球运动的周期T和卫星质量m
ABC