7.3万有引力理论的成就—人教版（2019）高中物理必修第二册课件(共28张PPT)
文档属性
| 名称 | 7.3万有引力理论的成就—人教版（2019）高中物理必修第二册课件(共28张PPT) |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 636.8KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2020-06-09 21:46:44 | ||
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文档简介
(共28张PPT)
第3节 万有引力理论的成就
【学习目标】
1.了解万有引力定律在天文学上的应用。
2.会用万有引力定律计算天体的质量和密度。
3.掌握综合应用万有引力定律和圆周运动知识分析具体问题的方法。
【知识梳理】
一、中心天体质量的计算
二、中心天体密度的计算
三、万有引力定律解题的基本思路
【新课教学】
引入：“科学真是迷人”——地球的质量是多少？生活中买菜、买米等质量较小的物体时，我们可以用天平、台秤等测其质量。但像地球、太阳等这些庞然大物的质量如何测量？
.
m
F心
θ
R
O
ω
F引
已知质量为m=100kg的物体在地球表面随地球一起做匀速圆周运动，求（1）物体与地球间的万有引力（2）物体随地球自转的需的向心力（3）物体的重力，取g=9.8m/s2
一、地球质量的测量
记住这些常量！
.
m
F心
θ
F引
mg
R
O
ω
思考：你有什么收获？
卡文迪许——第一个称出地球质量的人！
M
m
模型：不考虑地球自转的影响，地球表面的物体受到的重力等于地球对物体的万有引力
测量：地球表面的重力加速度，地球半径R
模型：不考虑地球自转的影响，地球表面的物体受到的重力等于地球对物体的万有引力
测量：地球表面的重力加速度g，地球半径R
地球表面附近时，忽略地球自转
一、“称量”地球的质量
（2）
当物体距地面高H时（地球半径为R）
GMm
mg'=
——
(R+H)2
重力加速度随高度的增加而减小；
注：重力加速度随纬度的增加而增加
（1）
地球表面附近时，忽略地球自转
归纳小结
例1.宇航员王亚平在“天宫1号”飞船内进行了我国首次太空授课，演示了一些完全失重状态下的物理现象．若飞船质量为m，距地面高度为h，地球质量为M，半径为R，引力常量为G，则飞船所在处的重力加速度大小为( )
B
例2.设地球表面的重力加速度为g,物体在距地心4R（R是地球半径）处，由于地球的引力作用而产生的重力加速度g‘，则g/g‘为
A、1
B、1/9；
C、1/4
D、1/16
D
物体所在4R处
地球表面处
二、计算天体的质量
模型：地球围绕太阳做匀速圆周运动
测量：地球绕太阳运动的周期T
地球绕太阳运动的半径r
思考：能用“称量”地球质量的方法，“称量”太阳质量吗？
轨道半经r
明确各个物理量
天体半经R
注意：字母的规范、大小写问题；应区分中心天体、环绕天体；球体半径、轨道半径等问题。
中心天体M
转动天体m
（三）.基本思路
2.“人间”：万有引力近似等于重力
1.“天上”：万有引力提供向心力
mg
=GMm/R2
例3.（多选）要计算地球的质量，除已知的一些常数外还需要知道某些数据，下列给出的各组数据中，可以计算出地球质量的是（
）
A．已知地球半径R
B．已知卫星绕地球做匀速圆周运动的线速度v和轨道半径r
C．已知卫星绕地球做匀速圆周运动的线速度v和周期T
D．已知地球公转的周期T'及轨道半径r'
ABC
解析：设相对于地面静止的某一物体质量为m，地球的质量为M,根据地面上的物体所受万有引力和重力挖相等的关系得
，解得地球质量为
，所以选项A正确。
设卫星的质量为m,根据万有引力提供卫星运转的向心力，可得
，解得
，所以选项B正确
。
根据
和
，以上两式联立，消掉r，得
，所以选项C正确
。
若已知地球的公转周期和轨道半径，只能求出地球围绕的中心天体——太阳的质量，所以选项D错误
。
例4.火星探测器在距火星表面高度为h的轨道绕其飞行，该运动可看作匀速圆周运动．已知探测器飞行一周的时间为
T，火星视为半径为
R
的均匀球体，引力常量为
G，求：(1)火星的质量
M；(2)火星表面的重力加速度
g.
答案
思考：
我们求解出中心天体质量后，能否求出中心天体的密度？思路是？
思路：
,球体的体积公式
,R指球体的半径
例5.地球半径是R，地球表面的重力加速度是g，引力常量是G.忽略地球自转的影响．如认为地球的质量分布是均匀的，则地球的密度ρ的表达式为( )
D
地表面处
球体的体积：
密度：
例6.
假设在半径为R的某天体上发射一颗该天体的卫星，已知引力常量为G
(1)若卫星距该天体表面的高度为h，测得卫星在该处做圆周运动的周期为T1，则该天体的密度是多少？
(2)若卫星贴近该天体的表面做匀速圆周运动的周期为T2，则该天体的密度是多少？
（1）高h处
球体的体积：
密度：
（2）天体表面时h=0,即R=r
球体的体积：
密度：
A
例7．一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
思维拓展：
笔尖下的行星——海王星
预测哈雷彗星的回归
一、中心天体质量的计算（天上一条线，地上有“黄金”）
二、中心天体密度的计算
注意区分各量的含义
三、四个有用的推论
【知识归纳】
第3节 万有引力理论的成就
【学习目标】
1.了解万有引力定律在天文学上的应用。
2.会用万有引力定律计算天体的质量和密度。
3.掌握综合应用万有引力定律和圆周运动知识分析具体问题的方法。
【知识梳理】
一、中心天体质量的计算
二、中心天体密度的计算
三、万有引力定律解题的基本思路
【新课教学】
引入：“科学真是迷人”——地球的质量是多少？生活中买菜、买米等质量较小的物体时，我们可以用天平、台秤等测其质量。但像地球、太阳等这些庞然大物的质量如何测量？
.
m
F心
θ
R
O
ω
F引
已知质量为m=100kg的物体在地球表面随地球一起做匀速圆周运动，求（1）物体与地球间的万有引力（2）物体随地球自转的需的向心力（3）物体的重力，取g=9.8m/s2
一、地球质量的测量
记住这些常量！
.
m
F心
θ
F引
mg
R
O
ω
思考：你有什么收获？
卡文迪许——第一个称出地球质量的人！
M
m
模型：不考虑地球自转的影响，地球表面的物体受到的重力等于地球对物体的万有引力
测量：地球表面的重力加速度，地球半径R
模型：不考虑地球自转的影响，地球表面的物体受到的重力等于地球对物体的万有引力
测量：地球表面的重力加速度g，地球半径R
地球表面附近时，忽略地球自转
一、“称量”地球的质量
（2）
当物体距地面高H时（地球半径为R）
GMm
mg'=
——
(R+H)2
重力加速度随高度的增加而减小；
注：重力加速度随纬度的增加而增加
（1）
地球表面附近时，忽略地球自转
归纳小结
例1.宇航员王亚平在“天宫1号”飞船内进行了我国首次太空授课，演示了一些完全失重状态下的物理现象．若飞船质量为m，距地面高度为h，地球质量为M，半径为R，引力常量为G，则飞船所在处的重力加速度大小为( )
B
例2.设地球表面的重力加速度为g,物体在距地心4R（R是地球半径）处，由于地球的引力作用而产生的重力加速度g‘，则g/g‘为
A、1
B、1/9；
C、1/4
D、1/16
D
物体所在4R处
地球表面处
二、计算天体的质量
模型：地球围绕太阳做匀速圆周运动
测量：地球绕太阳运动的周期T
地球绕太阳运动的半径r
思考：能用“称量”地球质量的方法，“称量”太阳质量吗？
轨道半经r
明确各个物理量
天体半经R
注意：字母的规范、大小写问题；应区分中心天体、环绕天体；球体半径、轨道半径等问题。
中心天体M
转动天体m
（三）.基本思路
2.“人间”：万有引力近似等于重力
1.“天上”：万有引力提供向心力
mg
=GMm/R2
例3.（多选）要计算地球的质量，除已知的一些常数外还需要知道某些数据，下列给出的各组数据中，可以计算出地球质量的是（
）
A．已知地球半径R
B．已知卫星绕地球做匀速圆周运动的线速度v和轨道半径r
C．已知卫星绕地球做匀速圆周运动的线速度v和周期T
D．已知地球公转的周期T'及轨道半径r'
ABC
解析：设相对于地面静止的某一物体质量为m，地球的质量为M,根据地面上的物体所受万有引力和重力挖相等的关系得
，解得地球质量为
，所以选项A正确。
设卫星的质量为m,根据万有引力提供卫星运转的向心力，可得
，解得
，所以选项B正确
。
根据
和
，以上两式联立，消掉r，得
，所以选项C正确
。
若已知地球的公转周期和轨道半径，只能求出地球围绕的中心天体——太阳的质量，所以选项D错误
。
例4.火星探测器在距火星表面高度为h的轨道绕其飞行，该运动可看作匀速圆周运动．已知探测器飞行一周的时间为
T，火星视为半径为
R
的均匀球体，引力常量为
G，求：(1)火星的质量
M；(2)火星表面的重力加速度
g.
答案
思考：
我们求解出中心天体质量后，能否求出中心天体的密度？思路是？
思路：
,球体的体积公式
,R指球体的半径
例5.地球半径是R，地球表面的重力加速度是g，引力常量是G.忽略地球自转的影响．如认为地球的质量分布是均匀的，则地球的密度ρ的表达式为( )
D
地表面处
球体的体积：
密度：
例6.
假设在半径为R的某天体上发射一颗该天体的卫星，已知引力常量为G
(1)若卫星距该天体表面的高度为h，测得卫星在该处做圆周运动的周期为T1，则该天体的密度是多少？
(2)若卫星贴近该天体的表面做匀速圆周运动的周期为T2，则该天体的密度是多少？
（1）高h处
球体的体积：
密度：
（2）天体表面时h=0,即R=r
球体的体积：
密度：
A
例7．一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
思维拓展：
笔尖下的行星——海王星
预测哈雷彗星的回归
一、中心天体质量的计算（天上一条线，地上有“黄金”）
二、中心天体密度的计算
注意区分各量的含义
三、四个有用的推论
【知识归纳】