第7章 第3节 万有引力理论的成就（课件PPT）-【新课程学案】新教材2023-2024学年高中物理必修第二册（人教版2019，浙江专用）

第3节　万有引力理论的成就 (赋能课—精细培优科学思维) 课标要求 层级达标 1.认识发现万有引力定律的重要意义。 2.认识科学定律对人类探索未知世界的作用。 学考层级 1.理解“称量”地球质量的基本思路。 2.理解计算太阳质量的基本思路。 选考层级 1.理解万有引力定律在天文学上的重要应用——发现未知天体、预言哈雷彗星回归。 2.能将天体问题中的对象和过程转换成相关模型后进行求解。 目 录 01 02 课前预知教材/落实主干基础 课堂精析重难/深度发掘知能 课前预知教材/落实主干基础 引力 卡文迪什测出引力常量G，也就意味着称出了地球的质量。 向心力 三、发现未知天体　预言哈雷彗星回归 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日晚，德国的_____在勒维耶预言的位置附近发现了这颗行星——海王星。 亚当斯 勒维耶 伽勒 2．预言哈雷彗星回归 英国天文学家______，依据万有引力定律计算彗星的轨道，准确预言了彗星的回归时间。 3．意义：________的发现和__________的“按时回归”确立了万有引力定律的地位。 哈雷 海王星 哈雷彗星 1．如图是我们测量物体质量的常用工具，地球这么大，我们如何“称量”地球的质量呢？卡文迪什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”。他“称量”的依据是什么？ [微情境·大道理] 2．如图是木星和它周围运行的卫星，测出一颗卫星的轨道半径和周期，怎样计算出木星的质量？ 课堂精析重难/深度发掘知能 (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： [典例]　半径为R的某天体的一颗卫星距该天体表面的高度为h，测得卫星在该高度做圆周运动的周期为T，已知引力常量为G，求该天体的质量和密度。 [变式拓展]　在[典例]中，假设在该天体上发射一颗贴近该天体的表面做匀速圆周运动的卫星，它的周期为T0 。求该天体的质量和密度。 /方法技巧/ 计算天体质量和密度时应注意以下两点 (1)根据行星的轨道半径r和运行周期T，求出的是中心天体的质量，而不是行星(或卫星)的质量。 (2)混淆或乱用天体半径与轨道半径，为了正确并清楚地运用，应一开始就养成良好的习惯，比如通常情况下天体半径用R表示，轨道半径用r表示，这样就可以避免代错数据；只有卫星在天体表面做匀速圆周运动时，如近地卫星，轨道半径r才可以认为等于天体半径R。　 [题点全练清] 答案：C　 行星绕恒星运行的公转周期、轨道半径可以计算中心天体的质量，而不能计算行星质量，根据题中条件无法求出金星的质量，故A、B错误。 答案：B　 强化点(二)　天体运行参量的分析 [要点释解明] 1．基本分析思路 一般行星或卫星的运动可看作匀速圆周运动，所需要的向心力都由中心天体对它的万有引力提供。 2．四个重要结论 [答案]　C [解析]　火星与地球轨道周长之比等于公转轨道半径之比，A项错误； 1．(2023·新课标卷)2023年5月，世界现役运输能力最大的货运飞船天舟六号，携带约5 800 kg的物资进入距离地面约400 km(小于地球同步卫星与地面的距离)的轨道，顺利对接中国空间站后近似做匀速圆周运动。对接后，这批物资(　 ) A．质量比静止在地面上时小 B．所受合力比静止在地面上时小 C．所受地球引力比静止在地面上时大 D．做圆周运动的角速度大小比地球自转角速度大 [题点全练清] 答案：D　 解析：物资在低速(速度远小于光速)宏观条件下质量保持不变，即在空间站中和在地面上质量相同，故A错误； 2．(2022·广东高考)“祝融号”火星车需要“休眠”以度过火星寒冷的冬季。假设火星和地球的冬季是各自公转周期的四分之一，且火星的冬季时长约为地球的1.88倍。火星和地球绕太阳的公转均可视为匀速圆周运动。下列关于火星、地球公转的说法正确的是(　 ) A．火星公转的线速度比地球的大 B．火星公转的角速度比地球的大 C．火星公转的半径比地球的小 D．火星公转的加速度比地球的小 答案：D　 强化点(三)　天体相距“最近”或“最远”问题 [要点释解明] 两颗卫星在同一轨道平面内同向绕地球做匀速圆周运动，a卫星的角速度为ωa，b卫星的角速度为ωb。若某时刻两卫星正好同时通过地面同一点正上方，相距最近，如图甲所示。 (1)当它们转过的角度之差Δθ＝π，即满足ωaΔt－ωbΔt＝π时，两卫星第一次相距最远，如图乙所示。 (2)当它们转过的角度之差Δθ＝2π，即满足ωaΔt－ωbΔt＝2π时，两卫星再次相距最近。 [典例]　(2023·广东汕头高一检测)a、b两颗卫星均