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

第七章 万有引力与宇宙航行 第3节 万有引力理论的成就 一、测量天体质量 二、计算中心天体密度 第3节 万有引力理论的成就 三、发现未知天体 新课引入 引力常量G一旦被测定，地球质量分分钟钟就被拿捏。 一、测量天体质量 卡文迪许: 被称为能称出地球质量的人 mg= R2 G mM地 M地= gR2 G =6X1024kg 1.地球质量 一、测量天体质量 mg= R2 G mM地 M地= gR2 G =6X1024kg 1.地球质量 科学真是迷人。根据零星的事实，增加一点猜想，竟能赢得那么多的收获！——马克·吐温 一、测量天体质量 mg= R2 G mM地 M地= gR2 G =6X1024kg 1.地球质量 2.太阳质量 F万 r2 G m地M太 = v2 r m地 m地ω2r = M太= GT2 4π2 r3 =2.0×1030kg ①重力加速度法(g、R） ②环绕法(r、T） R太 g太 r m地 T2 4π2 r = m地 3.任何天体质量 天体的质量算出来了？密度能算吗？ 二、计算中心天体密度 1.重力等于万有引力 R2 G mM =mg 3 V= 4 V = M R g r T 2.万有引力提供向心力 4 = 3g T2 m 4π2 r r2 G mM = 3 V= 4 V = M = 3 二、计算中心天体密度 1.重力等于万有引力 R2 G mM =mg 3 V= 4 V = M R g r T 2.万有引力提供向心力 4 = 3g T2 m 4π2 r r2 G mM = 3 V= 4 V = M = 3 若r=R = 3 注意：只能计算中心天体的质量和密度 【典例1】（多选）利用下列哪组数据可以计算出地球的质量( ) A. 地球半径R和地球表面的重力加速度g B. 卫星绕地球运动的轨道半径r和周期T C. 卫星绕地球运动的轨道半径r和角速度ω D. 卫星绕地球运动的角速度ω和周期T ABC 【典例2】2022年1月20日，中国国家航天局发布了由环绕火星运行的天问一号探测器及其正在火星表面行走的祝融号火星车发送回来的一组包含探测器与火星合影新图像引起了西方媒体的广泛关注。已知天问一号探测器绕火星运动的周期为T，火星的半径为R，“祝融号”火星车的质量为m，在火星表面的重力大小为G1，万有引力常量为G，忽略火星的自转，则下列不正确的是（　　） A．火星表面的重力的加速度为 B．火星的质量为 C．火星的平均密度为 D．天问一号距火星地面的高度为 B 【典例3】（多选）科学家计划在2025年将首批宇航员送往火星进行考察。一质量为m的物体，假设在火星两极宇航员用弹簧测力计测得的读数为F1，在火星赤道上宇航员用同一个弹簧测力计测得的读数为F2，通过天文观测测得火星的自转角速度为，引力常量为G，将火星看成是质量分布均匀的球体，则火星的密度和半径分别为（　 　） A． B． C． D． AC 【典例4】某飞船在某小行星表面为返回地球而竖直起飞，起飞前在行星表面上的重力G0=1×104N，飞船起飞时的加速度大小a1=5m/s2，飞船上升的高度等于小行星半径时的加速度大小a2=10m/s2，若飞船上升时受到的推力不变，小行星的半径R=96km，不计其他星体及该行星表面气体的影响，下列说法正确的是（　　） A．飞船起飞时推力为F=1.5×104N B．飞船起飞时推力为F=1.75×104N C．飞船质量为m=1×103kg D．飞船质量为m=2.5×103kg B 【典例5】(多选)如图所示，极地卫星的运行轨道平面通过地球的南北两极(轨道可视为圆轨道)．若已知一个极地卫星从北纬30°的正上方，按图示方向第一次运行至南纬60°正上方时所用时间为t，地球半径为R(地球可看做球体)，地球表面的重力加速度为g，引力常量为G.由以上条件可以求出( 　　) A．卫星运行的周期 B．卫星距地面的高度 C．卫星的质量 D．地球的质量 ABD 三、发现未知天体 人们猜测天王星外边有一颗尚未发现的新行星 到了18世纪，人们已经知道太阳系有7颗行星，其中1781年发现的第七颗行星 —— 天王星的运动轨道有些“古怪”：根据万有引力定律计算出来的轨道与实际观测的结果总有一些偏差。 天王星 天王星 三、发现未知天体 英国剑桥大学的学生亚当斯和法国年轻的