2019-2020学年高中物理必修2（通用版）（导学案+课后提升训练）第六章第3课时　万有引力理论的成就 (2份打包)

第3课时　万有引力理论的成就 学习指导,核心素养物理观念,科学思维1. 通过阅读课本，查阅资料，了解万有引力定律在天文学上的应用，知道行星绕太阳运动的向心力是由万有引力提供的．,√,√ 2. 通过具体实例，会用万有引力定律计算天体的质量和密度，掌握运用万有引力定律解决问题的方法．,,√ 1. 地球上的物体具有的重力是由于________而产生的，若不考虑地球自转的影响，地面上的物体所受的重力等于物体受到的________________． 所以我们只需测出________________和地球表面的________________即可求地球的质量． 2. 计算中心天体的质量，首先观测围绕中心天体运动的________________和________，然后根据万有引力提供________由牛顿第二定律列出方程，求得中心天体的质量M＝________． 3. 海王星是在________年________月________日德国的伽勒在勒维耶预言的位置附近发现的，发现的过程是：发现________的实际运动轨道与________________________的轨道总有一些偏差，根据观察到的偏差数据和万有引力定律计算出______________，并预测可能出现的时刻和位置；在预测的时间去观察预测的位置．海王星的发现最终确立了________________，也成为科学史上的美谈． 4. 解决天体运动基本思路：一般行星或卫星的运动可看作匀速圆周运动，所需向心力由中心天体对它的万有引力提供． (1) Gr. ＝mω2r＝m＝man＝m (2) 忽略自转时，mg＝G(物体在天体表面时受到的万有引力等于物体重力)，整理可得：gR2＝GM，该公式通常被称为“黄金代换式”． 一、 发现未知天体 1. 海王星的发现 英国剑桥大学的学生亚当斯和法国年轻的天文学家勒维耶根据天王星的观测资料，各自独立地利用万有引力定律计算出天王星外“新”行星的轨道.1846年9月23日晚，德国的伽勒在勒维耶预言的位置附近发现了这颗行星———海王星． 2. 哈雷彗星的回归 1705年，英国天文学家哈雷根据万有引力定律计算了一颗著名彗星的轨道，并正确预言了它的回归．海王星的发现和哈雷彗星的“按时回归”确立了万有引力定律的地位，也成为科学史上的美谈． 例1　下列说法正确的是(　　) A. 海王星是人们直接应用万有引力定律计算出轨道而发现的 B. 天王星是人们依据万有引力定律计算出轨道而发现的 C. 海王星是人们经过长期的太空观测而发现的 D. 天王星的运行轨道与由万有引力定律计算的轨道存在偏差，其原因是天王星受到轨道外的行星的引力作用，由此人们发现了海王星 【思路分析】　天王星的轨道是观测发现的，天王星的运行轨道与由万有引力定律计算的轨道存在偏差，从而发现了海王星，海王星被称为“笔尖下发现的行星”． 【解析】　由行星的发现历史可知，天王星并不是根据万有引力定律计算出轨道而发现的；海王星不是通过观测发现，也不是直接由万有引力定律计算出轨道而发现的，而是人们发现天王星的实际轨道与理论轨道存在偏差，然后运用万有引力定律计算出“新”星的轨道，从而发现了海王星．由此可知，A、B、C错误，D正确． 【答案】　D 【点评】　本题考查了物理学史，关键要熟悉教材，对教材熟悉，便能轻松解决该题． 二、 天体质量和密度的估算 1. 利用万有引力提供天体做圆周运动的向心力估算天体质量时，估算的只是中心天体的质量，并非环绕天体的质量． 2. 区别天体半径R和卫星轨道半径r，只有在天体表面附近的卫星才有r≈R；计算天体密度时，V＝πR3中的R只能是中心天体的半径． 3. 天体质量估算中常有隐含条件，如地球的自转周期为24 h，公转周期为365天等． 4. 注意黄金代换式GM＝gR2的应用． 例2　(2019·浙江五校联考)过去几千年来，人类对行星的认识与研究仅限于太阳系内，行星“51pegb”的发现拉开了研究太阳系外行星的序幕．“51pegb”绕其中心恒星做匀速圆周运动，周期约为4天，轨道半径约为地球绕太阳运动半径的，该中心恒星与太阳的质量比约为(　　) 　　　　　　　　　　　　　　　 A. B. 1 C. 5 D. 10 【思路分析】　求中心天体的质量需要借助绕其做圆周运动的环绕天体，需要知道环绕天体的轨道半径及表示圆周运动快慢的物理量． 【解析】　根据万有引力提供向心力，有G≈1，故选项B正确．×)＝T,rT＝，所以恒星质量与太阳质量之比为r，可得M＝＝m 【答案】　B 【点评】　以做圆周运动的环绕天体为研究对象，万有引力提供向心力，写出牛顿第二定律方程，等号两边的环绕天体的质量消掉了，能求出的是中心天体的质量．根据万有引力提供圆周运动的向心力，可以求出中心天体的质量而不可以求出环绕