3.3 万有引力定律的应用 课件（17张PPT）

第三章 万有引力定律
第三节 万有引力定律的应用
粤教版 必修第二册
“嫦娥”五号绕月球做匀速圆周运动，由什么力提供向心力？
视频：“嫦娥”五号发射
一、预测地球形状
【思考问题】（1）科学家们是如何发现问题的？
（2）科学家如何针对存在的问题进行认证，最终肯定了万有引力定律？
（3）由于地球自转及其呈椭圆球状，导致了一个有趣的现象的出现：北极圈附近的挪威人贩鱼到赤道附近时，鱼变轻了，请用万有引力解释此现象。
一、预测地球形状
假设地球是一个半径为 且密度均匀的球体，质量为 ，在纬度 处相对于地球静止地悬挂着一个质量为 的物体。
物体受到地球的引力 大小是多少？
根据实际效果，引力 沿哪些方向分解？分力如何表示？
分力
分力
一、预测地球形状
（3）由于地球自转及其呈椭圆球状，导致了一个有趣的现象的出现：北极圈附近的挪威人贩鱼到赤道附近时，鱼变轻了，请用万有引力解释此现象。
在一般位置：
在赤道上：
重力有最小值：
在两极：
重力有最大值：
一、预测地球形状
万有引力与重力的关系：
由于物体随地球自转需要的向心力很小，一般情况下，在地球表面附近，认为重力近似等于万有引力，即
【思考问题】（4）在必修一的学习中，我们知道“重力加速度随纬度变化”，请结合万有引力和圆周运动知识，解释是什么原因？
【讨论与交流】在地球表面，随着高度的增加，重力加速度随之减小，这是为什么？结合万有引力定律分析，并做出解释。
由于：
所以：
二、预测未知天体
提出问题：天文学家观测天王星的运行轨道，发现其轨道与根据万有引力定律计算出来的轨道之间存在明显的偏差，是什么原因造成的呢？
【思考问题】针对上述问题，你猜想一下，可能是什么原因造成的？
二、预测未知天体
提出问题：天文学家观测天王星的运行轨道，发现其轨道与根据万有引力定律计算出来的轨道之间存在明显的偏差，是什么原因造成的呢？
【思考问题】科学家们又是怎样做的？
科学推理：亚当斯和勒威耶分别独立推算一颗新行星的运行轨迹。
实践检验：柏林天文台的望远镜对准亚当斯和勒威耶计算出来的轨道位置观测，发现了一颗新的行星——海王星。
二、预测未知天体
笔尖下发现的行星——海王星。
哈雷彗星的“按时回归”
海王星的发现，哈雷彗星的“按时回归”确立了万有引力定律的地位，充分显示了科学理论对实践的巨大指导作用。
三、估算天体的质量
提出问题：生活中的物体的质量我们可以通过天平来测量，对于地球，我们又用什么方法来“称量”其质量呢？
三、估算天体的质量
例题：月球绕地球的运动可以近似看做匀速圆周运动。设月球绕地球运动的周期为 ，月球中心到地心的距离为 ，引力常量为 ，地球半径为 ，地球表面的重力加速度为 ，利用这些已知条件，有多少种方法可以估算地球的质量？
三、估算天体的质量
根据牛顿第二定律：
得：
方法一：月球绕地球做匀速圆周运动，由万有引力提供向心力
已知月球绕地球运动的周期 ，月球与地球之间的距离 。请估算地球的质量。
三、估算天体的质量
方法二：在地球表面附近，物体受到的重力近似等于地球对物体的万有引力
得：
三、估算天体的质量
例题：月球绕地球的运动可以近似看做匀速圆周运动。设月球绕地球运动的周期为 ，月球中心到地心的距离为 ，引力常量为 ，地球半径为 ，地球表面的重力加速度为 ，利用这些已知条件，有多少种方法可以估算地球的质量？
【思考问题】根据例题中所给的已知条件，能否求出月球的质量？
【讨论与交流】已知太阳与地球之间的平均距离约为 ，你能估算地球质量的方法，来估算太阳的质量吗？换用其他星球的相关数据进行估算，结果会相近吗？为什么？
三、估算天体的质量
已知卫星或行星绕中心天体运动的周期及两者之间的距离，或天体半径及其表面重力加速度，就可以求出该中心天体的质量。