7.3万有引力理论的成就—【新教材】2020-2021学年（17页PPT）
文档属性
| 名称 | 7.3万有引力理论的成就—【新教材】2020-2021学年（17页PPT） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 11.8MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2021-04-13 21:25:35 | ||
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文档简介
(共17张PPT)
第七章
万有引力与宇宙航行
7.3
万有引力理论的成就
在初中，我们已经知道了物体的质量可以用天平来测量？对于地球，我们怎样“称量”它的质量呢？
一、“称量”地球的质量
方法：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等于地球对物体的万有引力，即：
GM=gR2
黄金代换式
地面的重力加速度
g
和地球半径
R
在卡文迪什之前就已知道，一旦测得引力常量
G，就可以算出地球的质量M
。因此，卡文迪什被称为“第一个称出地球质量的人”。
思考：
根据所学的知识你能解释为什么可以不考虑
地球自转的影响呢？
结论：向心力远小于重力，万有引力大小近似等于重力。因此一般粗略计算中不考虑（或忽略）地球自转的影响。
R
M
θ
ω
r
m
mg
F向
F引
试求：
质量为1kg的物体静止在赤道上时的向心加速度。（已知地球半径R=6.4×106m)
答案：
a=0.034m/s2
二、“称量”太阳的质量
思考：
能用称量地球的方法称量太阳吗？怎样才能得到太阳的质量？
二、“称量”太阳的质量
把地球绕太阳的公转看作是匀速圆周运动，已知轨道半径约为1.5×1011
m，引力常量G=6.67×10－11
N·m2/kg2，估算太阳的质量。
方法：环绕法（T、r）
二、“称量”太阳的质量
方法：环绕法
注意：环绕法只能求出中心天体的质量。
拓展一：若知道地球绕太阳的公转线速度v和轨道半径r，能否估算太阳的质量？
拓展二：若知道地球绕太阳的公转角速度ω和轨道半径r，能否估算太阳的质量？
拓展三：若知道地球绕太阳的公转线速度v和公转周期T，能否估算太阳的质量？
基本思路：
三、计算天体的密度
g、R法
T、r法
同理:可用v-r、ω-r、v-T等求质量的方法求天体的密度。
r=R
请阅读课本“发现未知天体”，回答以下问题：
四、发现未知天体
冥王星
海王星
问题2：人们用类似的方法又发现了哪颗行星？
问题1：笔尖下发现的行星是哪一颗行星？
诺贝尔物理学奖获得者，物理学家冯·劳厄说：“没有任何东西像牛顿引力理论对行星轨道的计算那样，如此有力地树立起人们对年轻的物理学的尊敬。从此以后，这门自然科学成了巨大的精神王国……
”
当时有两个青年--英国的亚当斯(Adams）和法国的勒威耶（Le
Verrier）在互不知晓的情况下分别进行了整整两年的工作。1845年亚当斯先算出结果，但格林尼治天文台却把他的论文束之高阁。1846年9月18日，勒威耶把结果寄到了柏林，却受到了重视。柏林天文台的伽勒（J.G.Galle）于第二天晚上就进行了搜索，并且在离勒威耶预报位置不远的地方发现了这颗新行星。海王星的发现使哥白尼学说和牛顿力学得到了最好的证明。
科学史上的一段佳话
哈雷依据万有引力定律，用一年时间计算了它们的轨道。发现
1531
年、1607
年和
1682
年出现的这三颗彗星轨道看起来如出一辙，他大胆预言，这三次出现的彗星是同一颗星（图
7.3-3），周期约为
76
年，并预言它将于
1758
年底或
1759
年初再次回归。1759
年
3
月这颗彗星如期通过了近日点，它最近一次回归是
1986
年，它的下次回归将在2061
年左右。
五、预言哈雷彗星回归
课堂小结：
万有引力定律的应用
测天体的质量、密度
行星、卫星的运动
宇宙速度
同步卫星
思路一：天体表面重力近似等于万有引力
思路二：天体运动中，万有引力提供物体圆周运动向心力
重力加速度g
方法归纳：
1、（2020·武汉市第三中学高一期中）牛顿时代的科学家们围绕万有引力的研究经历了大量曲折顽强而又闪烁智慧的科学实践。在万有引力定律的发现历程中，下列叙述不符合史实的是（ ）
A．开普勒研究了第谷的行星观测记录，提出了开普勒行星运动定律
B．根据天王星的观测资料，牛顿利用万有引力定律计算出了海王星的轨道
C．卡文迪许在实验室中比较准确地测出了引力常量G的数值
D．牛顿将行星与太阳、地球与月球、地球与地面物体之间的引力规律推广到宇宙中的一切物体，得出了万有引力定律
课堂练习：
B
2、（2020·浙江高一模拟）(多选）如图所示为中国月球探测工程的标志，它以中国书法的笔触，勾勒出一轮明月和一双踏在其上的脚印，象征着月球探测的终极梦想。若宇宙飞船在月球表面绕月飞行的周期为T，月球的半径为R，引力常量为G，若飞船只受月球引力的作用，利用上述数据能算出(
)
A．飞船的质量
B．月球的质量
C．月球的密度
D．飞船的向心加速度
课堂练习：
BCD
3、（2021·全国高一练习）(多选)2020年7月23日12时41分，长征五号运载火箭在中国文昌航天发射场点火起飞，成功将天问一号火星探测器送入预定轨道。假设天问一号在着陆之前绕火星表面做近地圆周运动的半径为r1、周期为T1；火星绕太阳做圆周运动的半径为r2、周期为T2，引力常量为G。根据以上条件能得出（
）
A．火星的密度
B．太阳对火星的引力大小
C．天问一号的质量
D．关系式
课堂练习：
AB
4、（2021·全国高一练习）（多选）2020年6月23日，我国第55颗北斗导航卫星成功发射，标志着北斗三号全球系统星座的部署已经全面完成。该卫星为地球同步轨道卫星。已知同步卫星围绕地球做匀速圆周运动的周期为T、轨道半径为r，地球半径为R，引力常量为G，下列说法正确的是（
）
A．地球的质量为
B．地球的平均密度为
C．静止在赤道表面的物体随地球自转的线速度为
D．同步卫星的加速度为
课堂练习：
CD
第七章
万有引力与宇宙航行
7.3
万有引力理论的成就
在初中，我们已经知道了物体的质量可以用天平来测量？对于地球，我们怎样“称量”它的质量呢？
一、“称量”地球的质量
方法：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等于地球对物体的万有引力，即：
GM=gR2
黄金代换式
地面的重力加速度
g
和地球半径
R
在卡文迪什之前就已知道，一旦测得引力常量
G，就可以算出地球的质量M
。因此，卡文迪什被称为“第一个称出地球质量的人”。
思考：
根据所学的知识你能解释为什么可以不考虑
地球自转的影响呢？
结论：向心力远小于重力，万有引力大小近似等于重力。因此一般粗略计算中不考虑（或忽略）地球自转的影响。
R
M
θ
ω
r
m
mg
F向
F引
试求：
质量为1kg的物体静止在赤道上时的向心加速度。（已知地球半径R=6.4×106m)
答案：
a=0.034m/s2
二、“称量”太阳的质量
思考：
能用称量地球的方法称量太阳吗？怎样才能得到太阳的质量？
二、“称量”太阳的质量
把地球绕太阳的公转看作是匀速圆周运动，已知轨道半径约为1.5×1011
m，引力常量G=6.67×10－11
N·m2/kg2，估算太阳的质量。
方法：环绕法（T、r）
二、“称量”太阳的质量
方法：环绕法
注意：环绕法只能求出中心天体的质量。
拓展一：若知道地球绕太阳的公转线速度v和轨道半径r，能否估算太阳的质量？
拓展二：若知道地球绕太阳的公转角速度ω和轨道半径r，能否估算太阳的质量？
拓展三：若知道地球绕太阳的公转线速度v和公转周期T，能否估算太阳的质量？
基本思路：
三、计算天体的密度
g、R法
T、r法
同理:可用v-r、ω-r、v-T等求质量的方法求天体的密度。
r=R
请阅读课本“发现未知天体”，回答以下问题：
四、发现未知天体
冥王星
海王星
问题2：人们用类似的方法又发现了哪颗行星？
问题1：笔尖下发现的行星是哪一颗行星？
诺贝尔物理学奖获得者，物理学家冯·劳厄说：“没有任何东西像牛顿引力理论对行星轨道的计算那样，如此有力地树立起人们对年轻的物理学的尊敬。从此以后，这门自然科学成了巨大的精神王国……
”
当时有两个青年--英国的亚当斯(Adams）和法国的勒威耶（Le
Verrier）在互不知晓的情况下分别进行了整整两年的工作。1845年亚当斯先算出结果，但格林尼治天文台却把他的论文束之高阁。1846年9月18日，勒威耶把结果寄到了柏林，却受到了重视。柏林天文台的伽勒（J.G.Galle）于第二天晚上就进行了搜索，并且在离勒威耶预报位置不远的地方发现了这颗新行星。海王星的发现使哥白尼学说和牛顿力学得到了最好的证明。
科学史上的一段佳话
哈雷依据万有引力定律，用一年时间计算了它们的轨道。发现
1531
年、1607
年和
1682
年出现的这三颗彗星轨道看起来如出一辙，他大胆预言，这三次出现的彗星是同一颗星（图
7.3-3），周期约为
76
年，并预言它将于
1758
年底或
1759
年初再次回归。1759
年
3
月这颗彗星如期通过了近日点，它最近一次回归是
1986
年，它的下次回归将在2061
年左右。
五、预言哈雷彗星回归
课堂小结：
万有引力定律的应用
测天体的质量、密度
行星、卫星的运动
宇宙速度
同步卫星
思路一：天体表面重力近似等于万有引力
思路二：天体运动中，万有引力提供物体圆周运动向心力
重力加速度g
方法归纳：
1、（2020·武汉市第三中学高一期中）牛顿时代的科学家们围绕万有引力的研究经历了大量曲折顽强而又闪烁智慧的科学实践。在万有引力定律的发现历程中，下列叙述不符合史实的是（ ）
A．开普勒研究了第谷的行星观测记录，提出了开普勒行星运动定律
B．根据天王星的观测资料，牛顿利用万有引力定律计算出了海王星的轨道
C．卡文迪许在实验室中比较准确地测出了引力常量G的数值
D．牛顿将行星与太阳、地球与月球、地球与地面物体之间的引力规律推广到宇宙中的一切物体，得出了万有引力定律
课堂练习：
B
2、（2020·浙江高一模拟）(多选）如图所示为中国月球探测工程的标志，它以中国书法的笔触，勾勒出一轮明月和一双踏在其上的脚印，象征着月球探测的终极梦想。若宇宙飞船在月球表面绕月飞行的周期为T，月球的半径为R，引力常量为G，若飞船只受月球引力的作用，利用上述数据能算出(
)
A．飞船的质量
B．月球的质量
C．月球的密度
D．飞船的向心加速度
课堂练习：
BCD
3、（2021·全国高一练习）(多选)2020年7月23日12时41分，长征五号运载火箭在中国文昌航天发射场点火起飞，成功将天问一号火星探测器送入预定轨道。假设天问一号在着陆之前绕火星表面做近地圆周运动的半径为r1、周期为T1；火星绕太阳做圆周运动的半径为r2、周期为T2，引力常量为G。根据以上条件能得出（
）
A．火星的密度
B．太阳对火星的引力大小
C．天问一号的质量
D．关系式
课堂练习：
AB
4、（2021·全国高一练习）（多选）2020年6月23日，我国第55颗北斗导航卫星成功发射，标志着北斗三号全球系统星座的部署已经全面完成。该卫星为地球同步轨道卫星。已知同步卫星围绕地球做匀速圆周运动的周期为T、轨道半径为r，地球半径为R，引力常量为G，下列说法正确的是（
）
A．地球的质量为
B．地球的平均密度为
C．静止在赤道表面的物体随地球自转的线速度为
D．同步卫星的加速度为
课堂练习：
CD