7.3 万有引力理论的成就 课件 -2023-2024学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

开普勒第一定律（轨道定律） 　所有的行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在所有椭圆的一个焦点上。 开普勒第二定律（面积定律） 　对于每一个行星而言，太阳和行星的联线在相等的时间内扫过相等的面积。 开普勒第三定律（周期定律） 　所有行星的轨道的半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等。 开普勒三大定律 知识回顾 万 有 引 力 定 律 1、内容： 自然界中任何两个物体都相互吸引，引力的大小与物体的质量m1和m2的乘积成正比，与它们之间距离r的二次方成反比。 2、公式： 　　　r：质点(球心)间的距离 引力常量：G=6.67×10－11 N·m2/kg2 3、条件: 质点或均质球体 m2 m1 F F r 知识回顾 第三节 万有引力理论的成就 英国科学怪杰卡文迪许于1789年用他发明的扭秤，验证了牛顿的万有引力定律的正确性，并测出了引力常量，使得万有引力定律有了真正的实用价值，卡文迪许也被人们称为第一个“能称出地球质量的人”。 请用学过的圆周运动、牛顿运动定律、万有引力定律等知识设计称量地球的方案（画图）（说明需要知道哪些物理量）。 任务一：称量地球的计算 A A 1.地球质量： 思路：万有引力=向心力 任务二：计算太阳、月球等天体质量 1.太阳质量：已知太阳光到地球用时500S 思路：万有引力=向心力 2.太阳密度： 思路：万有引力=向心力 太阳的半径约为700000千米 任务二：计算太阳、月球等天体质量 3.月球质量：R月=1700km，g月=1/6g地 思路：万有引力=向心力 4.月球质量：嫦娥一号运行高度200km，周期127min ，线速度1.57km/s 思路：万有引力=向心力 【想一想】知道行星绕太阳运动的周期T和轨道半径r能计算出行星的质量吗? 中心天体 请阅读课本“发现未知天体”， 回答如下问题： 问题1：笔尖下发现的行星是 哪一颗行星？ 问题2：人们用类似的方法又 发现了哪颗星？ 任务三：发现未知天体及其它成就 1.海王星的发现:英国剑桥大学的学生_______和法国年轻的天文学家 _______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_____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 _______、阋神星等几个较大的天体。 亚当斯 勒维耶 伽勒 冥王星 三、同一中心天体的环绕问题 请比较各行星的线速度、角速度、周期、向心加速度？ 结论:设质量为m的天体绕另一质量为M的中心天体做半径为r的匀速圆周运动。 (1)由 r越大,天体的v越小。 (2)由 r越大,天体的ω越小。 (3)由 r越大,天体的T越大。 (4)由 r越大,天体的an越小。 以上结论可总结为“一定四定,越远越慢”。 1.在地球上(考虑自转) 1）在赤道上 2）在纬度线上 3）在极点上 重力是引力的一个分力！ 向心力远小于重力， 重力近似等于万有引力。 四、万有引力与重力、向心力关系 2.在近地空中（忽略自转） 万有引力=重力 提供向心力（卫星） A B C D R M G θ m ω r F n F引 【例1】地球表面重力加速度为g,地球半径为R。忽略地球自转的影响, (1)在距地面高度为h的空中重力加速度是地面上重力加速度的几倍? (2)在距地面高度2h处呢? (3)若地球上空某处的重力加速度为地球表面重力加速度的1/16,则该处距地面的高度为多少? 两种基本方法 1、重力等于万有引力 2、万有引力提供向心力 五、小结 练习：一物体在地面上受到的重力为160N，将它放置在航天飞机中，在航天飞机以a=g/2的加速度随火箭向上加速升空的过程中，某时刻测得物体与航天飞机中的支持物的相互挤压力为90N，求此时航天飞机距地面的高度。(地球半径取6.4×106 m,g取10m/s2) $$