人教版高中物理必修二 6．4万有引力理论的成就（共36张PPT）
文档属性
| 名称 | 人教版高中物理必修二 6．4万有引力理论的成就（共36张PPT） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 26.4MB | ||
| 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 | 2020-08-09 07:00:56 | ||
图片预览
文档简介
(共36张PPT)
万有引力定律的成就
教学目标
了解万有引力定律在天文学上的重要应用
会用万有引力定律计算天体质量，了解“称量地球质量”“计算太阳质量”的基本思路
认识万有引力定律的科学成就，体会科学思想方法
教学重点
教学难点
行星绕太阳的运动的向心力是由万有引力提供的
会用已知条件求中心天体的质量
根据已有条件求中心天体的质量
万有引力定律
内容
自然界中任何两个物体都相互吸引，引力的方向在
?
?
?
?
?
?
?
?
上，引力的
大小与
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?成正比，与
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?成
反比
?
它们的连线
物体的质量?
?
?
?
?
?
?的乘积
它们之间距离r的二次方
适用条件：
万有引力定律只适用于
?
?
?
?之间引力大小的计算
质点
知识回顾
给我一个支点，我可以撬起地球
地球可以用天平来称量吗？
不可能用天平来称量地球的质量
但是可以通过万有引力定律来“称量”
掌握“黄金代换”公式的内容
掌握“黄金代换”公式的应用方法
?
“黄金代换”公式
复习黄金公式求地球质量的方法
利用万有引力充当向心力求星球质量的方法
利用开普勒第三定律求星球质量的方法
求星球质量的几种方法
我们用数据来计算一下地球的质量有多大
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?
解出
“称量”地球的质量
“称出”
地球质量的人
卡文迪许
“称量”地球的质量
科学真是迷人。根据零星的事实，增
添一点猜想，竟能赢得那么多收获！
马克·吐温
“称量”地球的质量
上面是利用什么方法“称量”地球的质量？
物体在地球（天体）表面附近，物体重力近似等于万有引力
还有没有其它称量天体的方法？
计算天体的质量
在上面“称量”地球质量的过程中，我们得到了一个关系式
变形
黄金代换公式
星球表面重力加速度
星球半径
注意：此公式是在重力近似等于万有引力的条件下得到，
当讨论万有引力和重力的微小关系时，此式不能使用
黄金代换公式
某个行星的质量是m，行星与太阳之间的距离是r，行星公转的周期是T，那么太阳的质量M是多少？
行星绕太阳做匀速圆周运动
万有引力提供向心力
测出行星的公转周期T和它与太阳的距离r
就可以算出太阳的质量
计算太阳的质量
以上是利用什么方法“称量”太阳的质量？
对于任一行星（环绕天体）万有引力提供向心力可以计算出太阳（中心天体）的质量
计算天体质量的方法：
①根据星球表面重力近似等于万有引力
②根据环绕天体万有引力提供向心力
计算太阳的质量
不同行星与太阳的距离r和绕太阳公转的周期T都是各不相同的。但由于不同行星的r、T计算出来的太阳质量必须是一样的！这里得到的计算太阳质量的公式能够保证这一点吗？
可以
开普勒第三定律?
k
计算太阳质量的反思
如果给出的是行星的线速度或角速度与环绕半径，那么是否能求出太阳的质量？
可以
计算太阳的质量时，需要知道行星的质量吗？
不需要
计算天体的质量
如果已知卫星绕行星运动的周期和卫星与行星之间的距离，那么可以算出行星的质量吗？
可以
利用上面这种方法可以计算出环绕天体的质量吗？
不可以
中心天体
环绕天体
计算天体的质量
宇航员只用很小的力就能蹦很高
行动不便，一跳几十米远
问题与练习
问题与练习
用万有引力定律不仅可以计算出天体的质量
还可以计算出天体的密度
学习并掌握利用星球质量求密度的方法
学习并掌握利用星球表面重力加速度求星球密度的方法
求星球密度的几种方法
已知月球的半径为R，月球表面的重力加速度为g′，万有引力常量为G，若忽
略月球的自转，则月球的平均密度为多少？
在月球表面的物体：
月球的质量：
月球的平均密度：
需知星球表面重力加速度及星球半径
计算天体的密度方法一
一艘宇宙飞船贴近一恒星表面飞行，测得它匀速圆周运动的周期为T，引力常量为G，则此恒星的平均密度为多少？
设恒星的半径为R
对宇宙飞船，有：
恒星的质量：
恒星的密度：
只需测得近地
卫星的周期T
若此题中，宇宙飞船不贴近恒星表面飞行，上面的结果还适用吗？
不适用，此时宇宙飞船的环绕半径不等于恒星的星球半径
计算天体的密度方法二
计算天体密度的方法
①利用星球表面重力等于万有引力
②利用近地星体万有引力提供向心力（周期）
计算天体的密度
环绕天体轨道半径
若环绕天体近地运行，则R=r
中心天体半径
区分轨道半径和星球半径
利用万有引力理论，还可以发现未知天体
万有引力定律应用于天文研究的方法海王星的发现历程。?
万有引力定律的成就
海王星
笔尖下发现的行星
亚当斯
勒维耶
各自独立计算出海王星的轨道
伽勒
1846年伽勒发
现海王星
发现未知天体
海王星
汤博发现
海王星
阋神星
布朗、特鲁希略
等发现阋神星
特鲁希略
布朗
发现未知天体
对于未知天体的探索工作从来没有停止
。。。。。。
发现未知天体
黄金代换公式
计算天体质量的方法
①利用星球表面重力等于万有引力
②利用环绕天体万有引力提供向心力
计算天体密度的方法
①利用星球表面重力等于万有引力
②利用近地星体万有引力提供向心力（周期）
自力更生法
场外求助法
总结
【分析】
【解答】
【点评】
练习
【分析】
【解答】
【点评】
练习
【分析】
【解答】
【点评】
练习
【分析】
【解答】
【点评】
练习
解：行星与太阳的最大视角出现的情况是地球上的人的
视线看行星时，视线与行星的轨道相切，如图所示
．α为最大视角，由图可知
假设太阳系内某行星和地球的公转轨道均为圆形，且在同一平面内，如图所示，半径较小的轨道是某行星公转的轨道，半径较大的轨道是地球公转的轨道．在地球上观测，发现该行星与太阳可呈现的视角（太阳与行星均看成质点，它们与眼睛连线的夹角）有最大值，并且最大视角的正弦值为16/25．则该行星的公转周期为多少年？
对于环绕太阳（M）运行的任一行星有：
思维拓展
万有引力定律的成就
教学目标
了解万有引力定律在天文学上的重要应用
会用万有引力定律计算天体质量，了解“称量地球质量”“计算太阳质量”的基本思路
认识万有引力定律的科学成就，体会科学思想方法
教学重点
教学难点
行星绕太阳的运动的向心力是由万有引力提供的
会用已知条件求中心天体的质量
根据已有条件求中心天体的质量
万有引力定律
内容
自然界中任何两个物体都相互吸引，引力的方向在
?
?
?
?
?
?
?
?
上，引力的
大小与
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?成正比，与
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?成
反比
?
它们的连线
物体的质量?
?
?
?
?
?
?的乘积
它们之间距离r的二次方
适用条件：
万有引力定律只适用于
?
?
?
?之间引力大小的计算
质点
知识回顾
给我一个支点，我可以撬起地球
地球可以用天平来称量吗？
不可能用天平来称量地球的质量
但是可以通过万有引力定律来“称量”
掌握“黄金代换”公式的内容
掌握“黄金代换”公式的应用方法
?
“黄金代换”公式
复习黄金公式求地球质量的方法
利用万有引力充当向心力求星球质量的方法
利用开普勒第三定律求星球质量的方法
求星球质量的几种方法
我们用数据来计算一下地球的质量有多大
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?
解出
“称量”地球的质量
“称出”
地球质量的人
卡文迪许
“称量”地球的质量
科学真是迷人。根据零星的事实，增
添一点猜想，竟能赢得那么多收获！
马克·吐温
“称量”地球的质量
上面是利用什么方法“称量”地球的质量？
物体在地球（天体）表面附近，物体重力近似等于万有引力
还有没有其它称量天体的方法？
计算天体的质量
在上面“称量”地球质量的过程中，我们得到了一个关系式
变形
黄金代换公式
星球表面重力加速度
星球半径
注意：此公式是在重力近似等于万有引力的条件下得到，
当讨论万有引力和重力的微小关系时，此式不能使用
黄金代换公式
某个行星的质量是m，行星与太阳之间的距离是r，行星公转的周期是T，那么太阳的质量M是多少？
行星绕太阳做匀速圆周运动
万有引力提供向心力
测出行星的公转周期T和它与太阳的距离r
就可以算出太阳的质量
计算太阳的质量
以上是利用什么方法“称量”太阳的质量？
对于任一行星（环绕天体）万有引力提供向心力可以计算出太阳（中心天体）的质量
计算天体质量的方法：
①根据星球表面重力近似等于万有引力
②根据环绕天体万有引力提供向心力
计算太阳的质量
不同行星与太阳的距离r和绕太阳公转的周期T都是各不相同的。但由于不同行星的r、T计算出来的太阳质量必须是一样的！这里得到的计算太阳质量的公式能够保证这一点吗？
可以
开普勒第三定律?
k
计算太阳质量的反思
如果给出的是行星的线速度或角速度与环绕半径，那么是否能求出太阳的质量？
可以
计算太阳的质量时，需要知道行星的质量吗？
不需要
计算天体的质量
如果已知卫星绕行星运动的周期和卫星与行星之间的距离，那么可以算出行星的质量吗？
可以
利用上面这种方法可以计算出环绕天体的质量吗？
不可以
中心天体
环绕天体
计算天体的质量
宇航员只用很小的力就能蹦很高
行动不便，一跳几十米远
问题与练习
问题与练习
用万有引力定律不仅可以计算出天体的质量
还可以计算出天体的密度
学习并掌握利用星球质量求密度的方法
学习并掌握利用星球表面重力加速度求星球密度的方法
求星球密度的几种方法
已知月球的半径为R，月球表面的重力加速度为g′，万有引力常量为G，若忽
略月球的自转，则月球的平均密度为多少？
在月球表面的物体：
月球的质量：
月球的平均密度：
需知星球表面重力加速度及星球半径
计算天体的密度方法一
一艘宇宙飞船贴近一恒星表面飞行，测得它匀速圆周运动的周期为T，引力常量为G，则此恒星的平均密度为多少？
设恒星的半径为R
对宇宙飞船，有：
恒星的质量：
恒星的密度：
只需测得近地
卫星的周期T
若此题中，宇宙飞船不贴近恒星表面飞行，上面的结果还适用吗？
不适用，此时宇宙飞船的环绕半径不等于恒星的星球半径
计算天体的密度方法二
计算天体密度的方法
①利用星球表面重力等于万有引力
②利用近地星体万有引力提供向心力（周期）
计算天体的密度
环绕天体轨道半径
若环绕天体近地运行，则R=r
中心天体半径
区分轨道半径和星球半径
利用万有引力理论，还可以发现未知天体
万有引力定律应用于天文研究的方法海王星的发现历程。?
万有引力定律的成就
海王星
笔尖下发现的行星
亚当斯
勒维耶
各自独立计算出海王星的轨道
伽勒
1846年伽勒发
现海王星
发现未知天体
海王星
汤博发现
海王星
阋神星
布朗、特鲁希略
等发现阋神星
特鲁希略
布朗
发现未知天体
对于未知天体的探索工作从来没有停止
。。。。。。
发现未知天体
黄金代换公式
计算天体质量的方法
①利用星球表面重力等于万有引力
②利用环绕天体万有引力提供向心力
计算天体密度的方法
①利用星球表面重力等于万有引力
②利用近地星体万有引力提供向心力（周期）
自力更生法
场外求助法
总结
【分析】
【解答】
【点评】
练习
【分析】
【解答】
【点评】
练习
【分析】
【解答】
【点评】
练习
【分析】
【解答】
【点评】
练习
解：行星与太阳的最大视角出现的情况是地球上的人的
视线看行星时，视线与行星的轨道相切，如图所示
．α为最大视角，由图可知
假设太阳系内某行星和地球的公转轨道均为圆形，且在同一平面内，如图所示，半径较小的轨道是某行星公转的轨道，半径较大的轨道是地球公转的轨道．在地球上观测，发现该行星与太阳可呈现的视角（太阳与行星均看成质点，它们与眼睛连线的夹角）有最大值，并且最大视角的正弦值为16/25．则该行星的公转周期为多少年？
对于环绕太阳（M）运行的任一行星有：
思维拓展