第3节 万有引力理论的成就（课件）-2023-2024学年高一物理同步精品课堂（人教版2019必修第二册）

主讲人：LWH 第3节 万有引力理论的成就 第7章 QQ:419561425 SZ-LWH 1 2 掌握“称量”地球质量及计算天体质量和密度的基本思路 3 理解运用万有引力定律处理天体运动问题的思路和方法 1 了解万有引力定律在天文学上的重要应用 SZ-LWH 学习目标 Sz-lwh Qq:419561425 目 录 CONTENTS 天体质量的计算 01 天体密度的计算 02 发现未知天体　 预言哈雷彗星回归 03 SZ-LWH Sz-lwh Qq:419561425 3 给我一个支点，我可以撬动地球。 ——阿基米德 疑惑：地球质量约为6×1024kg，设杠杆支点距离地球1m，阿基米德在另一端能产生的作用力为600N，根据杠杆原理可知杠杆大约长1亿光年。阿基米德能做到吗？对于地球，我们怎样“称量”它的质量呢？ SZ-LWH 情境导入 Sz-lwh Qq:419561425 01 天体质量的计算 SZ-LWH 5 1.卡文迪什在实验室测出了引力常量G的值，他称自己是“可以称量地球重量的人”。 (1)他“称量”的依据是什么？ 　若忽略地球自转的影响，在地球表面上物体受到的重力等于地球对物体的万有引力，G值的确定使万有引力定律具有了实际的计算意义。 (2)若已知地球表面重力加速度g，地球半径R，引力常量G， 求地球的质量。 R m M G → 称量地球的质量 导学探究 SZ-LWH 一、天体质量的计算 Sz-lwh Qq:419561425 计算太阳的质量 导学探究 2.振奋人心！我国计划2033年载人登陆火星，“火星城市”要来了。已知火星半径为R，火星表面的重力加速度为地球表面的重力加速度的五分之二，地球表面的重力加速度为g，引力常量为G。 求： (1)火星的质量；（2）火星的平均密度。 解：（1），解得 （2） SZ-LWH 一、天体质量的计算 Sz-lwh Qq:419561425 计算中心天体质量的两种方法 1.重力加速度法 (1)已知中心天体的半径R和中心天体表面的重力加速度g，以及引力常量 G，根据物体的重力近似等于中心天体对物体的引力，有 ， 解得中心天体质量为M＝ 。 (2)说明：g为天体表面的重力加速度。 未知星球表面的重力加速度通常这样给出：让小球做自由落体、平抛、竖直上抛等运动，从而计算出该星球表面的重力加速度。 SZ-LWH 核心●归纳 Sz-lwh Qq:419561425 2.“卫星”环绕法 已知两天体间距离r，将天体围绕中心天体的运动近似看成匀速圆周运动，周期为T，引力常量为G，其所需的向心力都来自万有引力，由 ＝ ，可得M＝ 。 SZ-LWH 核心●归纳 Sz-lwh Qq:419561425 R m M 1. G → →天体的球体半径 2.G → M r m →圆周运动的轨道半径 3.若是近地卫星 R=r SZ-LWH 核心●探讨 Sz-lwh Qq:419561425 2.用“卫星”环绕法，根据环绕卫星的周期和轨道半径，能测出卫星的质量吗？ G → M r m →圆周运动的轨道半径 不能，只能测出被环绕的中心天体的质量 SZ-LWH 核心●探讨 Sz-lwh Qq:419561425 1. 天文学家已经测出月球表面的加速度g、月球的半径R和月球绕地球运转的周期T等数据，根据万有引力定律就可以“称量”月球的质量了。已知引力常量G，用M表示月球的质量。关于月球质量，下列正确的是 √ SZ-LWH 跟踪练习 Sz-lwh Qq:419561425 2.“天问一号”是中国首个火星探测器，其名称来源于我国著名爱国主义诗人屈原的长诗《天问》。2021年2月我国首次火星探测任务“天问一号”探测器实施近火捕获制动，成功实现环绕火星运动，成为我国第一颗人造火星卫星。在“天问一号”环绕火星做匀速圆周运动时，周期为T，轨道半径为r，已知火星的半径为R，引力常量为G，不考虑火星的自转。求： (1)“天问一号”环绕火星运动的线速度的大小v； (2)火星的质量M； (3)火星表面的重力加速度g的大小。 SZ-LWH 跟踪练习 Sz-lwh Qq:419561425 02 天体密度的计算 SZ-LWH 14 导学探究 在目标一中学习了计算天体质量的两种方法.如果要进一步计算天体密度还需要已知什么条件？ 还需要已知天体半径R，由ρ＝ 及 即可求出天体密度. SZ-LWH 二、天体密度的计算 Sz-lwh