第3章 3 预言未知星体 计算天体质量（课件）-【优化探究】2022-2023学年新教材高中物理必修第二册同步导学案（教科版2019）

3　预言未知星体　计算天体质量 教科物理 必修 第二册 返回导航 下页 上页 新课程标准 1.了解万有引力定律在天文学上的重要应用。 2.会用万有引力定律计算天体质量，了解“称量地球质量”的基本思路。 3.认识万有引力定律的科学成就，体会科学思想方法。 教科物理 必修 第二册 返回导航 下页 上页 学业质量目标 了解用万有引力定律计算天体质量的基本思路。(物理观念) 能在熟悉的问题情境中应用天体运动模型。(科学思维) 能观察物理现象，提出有关万有引力定律的物理问题。(科学思维) 能对万有引力定律的综合性问题进行分析和推理，获得结论并做出解释。(科学思维) 有研究万有引力定律的内在动机，坚持实事求是，在合作中既能坚持观点又能修正错误。(科学态度与责任) 教科物理 必修 第二册 返回导航 下页 上页 必备知识 自主学习 关键能力 合作探究 课堂检测 素养达标 课时作业 巩固演练 教科物理 必修 第二册 返回导航 下页 上页 一 预言彗星回归 1．哈雷根据万有引力理论，对1682年出现的__________的轨道运动进行了计算，指出它与1531年、1607年出现的彗星是同一颗彗星，并预言了再次出现的时间。 2．1743年，克雷洛计算了遥远的木星和土星对哈雷彗星运动规律的影响，指出了运动经过________的时间。 3．总之，由万有引力理论可以预知哈雷彗星每次临近地球的时间，并且经过验证都是正确的。 哈雷彗星　 近日点 教科物理 必修 第二册 返回导航 下页 上页 二 预言未知星体 1．已发现天体的轨道推算 1781年，人们观测到天王星的运动轨道与由______________计算出来的轨道之间存在明显的偏差。 2．未知天体的发现 根据已发现的天体的运动轨道结合万有引力定律推算出还没发现的未知天体的轨道，如________、冥王星就是这样发现的。 万有引力定律　 海王星 教科物理 必修 第二册 返回导航 下页 上页 三 计算天体质量 1．称量地球的质量 选择地球表面的物体为研究对象，若不考虑地球自转，质量为m的物体 受到的重力等于地球对物体的__________，即mg＝______，则M＝ ______，只要知道g、R的值，就可计算出地球的质量。 万有引力 教科物理 必修 第二册 返回导航 下页 上页 万有引力 公转周期T　 距离r 教科物理 必修 第二册 返回导航 下页 上页 天体质量和密度的估算 　 (1)卡文迪许在实验室测出了引力常量G的值，他称自己是“可以称量地球质量的人”。 ①他“称量”的依据是什么？ ②若已知地球表面的重力加速度g及地球半径R，求地球的质量和密度。 教科物理 必修 第二册 返回导航 下页 上页 教科物理 必修 第二册 返回导航 下页 上页 (2)如果知道地球绕太阳的公转周期T和它与太阳的距离r，能求出太阳的质量吗？若要求太阳的密度，还需要哪些量？ 教科物理 必修 第二册 返回导航 下页 上页 教科物理 必修 第二册 返回导航 下页 上页 (2)环绕法 借助环绕中心天体做圆周运动的行星(或卫星)计算中心天体的质量，俗称“借助外援法”。常见的情况如下： 教科物理 必修 第二册 返回导航 下页 上页 教科物理 必修 第二册 返回导航 下页 上页 教科物理 必修 第二册 返回导航 下页 上页 教科物理 必修 第二册 返回导航 下页 上页 [易错提醒] (1)计算天体质量的方法不仅适用于地球，也适用于其他任何星体。注意方法的拓展应用，明确计算出的是中心天体的质量。 (2)要注意区分中心天体的半径和行星或卫星的轨道半径。若在近地轨道运行，则两者相等。 教科物理 必修 第二册 返回导航 下页 上页 角度1　天体质量的估算 　 为了研究太阳演化进程，需知道目前太阳的质量m太。已知地球半径R＝6.4×106 m，地球质量m＝6.0×1024 kg，日地中心距离r＝1.5×1011 m，地球表面处的重力加速度g＝10 m/s2,1年约为3.2×107 s，但引力常量G未知。试估算目前太阳的质量m太。(结果保留两位有效数字) [答案]　1.9×1030 kg 教科物理 必修 第二册 返回导航 下页 上页 教科物理 必修 第二册 返回导航 下页 上页 B 教科物理 必修 第二册 返回导航 下页 上页 教科物理 必修 第二册 返回导航 下页 上页 教科物理 必修 第二册 返回导航 下页 上页 教科物理 必修 第二册 返回导航 下页 上页 1.木星的半径约为R＝7.0×107 m，伽利略用