6.3 万有引力理论的成就（课件）-格邦高中阶段2019-2020学年下学期高一物理必修2同步课件

6.3万有引力理论的成就 填一填、做一做、记一记 课前自主导学 自转 向心力 亚当斯 勒维耶 伽勒 冥王星 × × √ √ √ 析要点、研典例、重应用 课堂互动探究 谢谢 第六章　万有引力与航天  学 习 目 标  1．了解万有引力定律在天文学上的重要应用． 2．掌握计算天体的质量和密度的方法． 3．掌握解决天体运动问题的基本思路. |基础知识·填一填| 一、计算天体的质量 称量地球的质量 计算太阳的质量 方法 重力加速度法 环绕法 理论 依据 忽略地球eq \x(1) 影响，重力等于万有引力 万有引力提供eq \x(2) mg＝Geq \f(Mm,R2) Geq \f(Mm,r2)＝mreq \f(4π2,T2) 结果 M＝eq \f(gR2,G) M＝eq \f(4π2r3,GT2) 说明 (1)R为地球半径 (2)g为地球表面的重力加速度 (1)r为行星绕太阳做匀速圆周运动的半径 (2)T为行星绕太阳做匀速圆周运动的周期 (3)这两种方法同样适用于计算其他天体的质量 (4)求出天体的质量后，还可以进一步计算其密度 二、发现未知天体 应用万有引力定律可以计算天体的质量，还可以发现未知天体，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． 1．海王星的发现 英国剑桥大学的学生eq \x(3) 和法国年轻的天文学家 eq \x(4) 根据天王星的观测资料，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，德国的eq \x(5) 在勒维耶预言的位置附近发现了这颗行星——海王星． 2．其他天体的发现 近100年来，人们在海王星的轨道之外又发现了eq \x(6) 、阋神星等几个较大的天体． |基础小题·做一做| 1．正误判断 (1)地球表面的物体，重力就是物体所受的万有引力．( ) (2)绕行星匀速转动的卫星，万有引力提供向心力．( ) (3)利用地球绕太阳转动，可求地球的质量．( ) (4)海王星、冥王星的发现表明了万有引力理论在太阳系内的正确性．( ) (5)科学家在观测双星系统时，同样可以用万有引力定律来分析．( ) 2．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 解析：选D　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． 3．2018年12月8日凌晨2时23分“嫦娥四号”成功发射，标志着我国航空、航天技术取得突破性发展．若测得“嫦娥四号”在月球(可视为密度均匀的球体)表面附近圆形轨道运行的周期为T，已知引力常量为G，半径为R的球体，体积公式V＝eq \f(4,3)πR3，则可估算月球的(　　) A．密度　　 B．质量　　 C．半径　　 D．自转周期 解析：选A　由万有引力提供向心力有Geq \f(Mm,r2)＝meq \f(4π2,T2)r，由于在月球表面轨道有r＝R，由球体体积公式V＝eq \f(4,3)πR3，联立解得月球的密度ρ＝eq \f(3π,GT2)，故选项A正确． [思维拓展] 1969年7月21日，美国宇航员阿姆斯特朗在月球上烙下了人类第一只脚印(如图所示)，迈出了人类征服宇宙的一大步．已知月球半径为R，引力常数为G. (1)宇航员在月球上用弹簧秤测出质量为m的物体重力为F.怎样利用这个条件估测月球的质量？ 提示：设月球质量为M，半径为R，则F＝Geq \f(Mm,R2)，故M＝eq \f(FR2,Gm). (2)宇航员驾驶指令舱绕月球表面飞行一周的时间为T，怎样利用这个条件估测月球质量？ 提示：设月球质量为M，半径为R，由万有引力提供向心力得，Geq \f(Mm,R2)＝meq \f(4π2,T2)R，故M＝eq \f(4π2R3,GT2). |核心知识·记一记| 1．若不考虑地球自转的影响，地面上物体所受重力等于地球对物体的引力，即mg＝Geq \f(Mm,R2)，可得地球质量M＝eq \f(gR2,G)，该公式同样适用于其他天体． 2．根据万有引力提供行星做圆周运动的向心力，只要测得某行星绕太阳运行的轨道半径r和