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

7.3万有引力理论的成就 1 了解万有引力定律在天文学上的应用. 2 会用万有引力定律计算天体的质量和密度. 3 掌握综合运用万有引力定律和圆周运动学知识分析具体问题的方法． 学习目标 新课引入 1、木星(质量1.90×1027千克、平均密度1.326g/cm³) 4、天王星(质量8.6810 ±13×1025kg、平均密度1.318cm³) 5、地球(质量5.965×1024kg、平均密度5507.85kg/m³) 6、金星(质量4.869×1024千克、平均密度：5.24 1.318cm³) 7、火星(质量6.4219×1023kg、平均密度3.94g/cm³) 8、水星(质量3.3022×1023kg、平均密度5.42794g/cm³) 你知道以下数据科学家是如何得出来的吗？ 课堂引入 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？ 给我一个支点，我可以撬动地球。 ——阿基米德 天平 or 杆秤 现有下列器材：测力计、天平。请设计称量地球质量的实验方案。（地球半径已知） 问题 实验室称量地球的质量（G=F万） 卡文迪许被称为能测出地球质量的人 物体在天体(如地球)表面附近受到的重力近似等于万有引力 不考虑地球自转 研究地面上的物体，若认为地面上的物体所受的引力大小等于重力，则有： 计算天体的密度 问题：如何计算天体密度？ 基本思路： g、R法 T、r法 同理:可用v-r、ω-r、v-T等求质量的方法求天体的密度。 r=R 发现未知天体 海王星 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。 是天文观测数据不准确？ 是万有引力定律的准确性有问题？ 是天王星轨道外面还有一颗未发现的行星？ 当时有人预测，肯定在其轨道外还有一颗未发现的新星, 英国剑桥大学的学生亚当斯和法国年轻的天文爱好者勒维耶根据天王星的观测资料各自独立地利用万有引力定律计算出来的.这就是后来发现的第八大行星—海王星. 思考：如何“称量”地球的质量 问题：该从什么角度来思考这一问题？ 问题：选择哪个物体作为研究对象？ 万有引力的角度 地面上的物体 问题：物体的运动情况如何？受力情况如何？ 物体随地球自转一起做匀速圆周运动 受万有引力和地面的支持力 思考：如何“称量”地球的质量 问题：需要做怎样的简化？ 不考虑地球自转的影响，地面上质量为m的物体所受的重力mg等于地球对物体的引力 问题5：试着推出地球质量的表达式。 设地球的质量为M地，地面上的物体质量为m,地球的半径为R，引力常量为G，地表的重力加速度为g 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 重力加速度法（g、R法） 若不考虑地球自转的影响，地面上质量为m的物体所受的重力mg等于地球对物体的引力，即 已知地面的重力加速度 g 和地球半径 R ，测得 引力常量 G，就可以算出地球的质量M 。因此， 卡文迪什被称为“第一个称出地球质量的人”。 地 上 一 黄 金 黄金代换式 重力加速度法称量地球的质量 天体密度的计算 星球表面附近 根据前面所学能否求出天体的密度？已知天体的半径为R 你有几种方法？ 卫星绕行星做圆周运动，运动半径为r，则由万有引力提供向心力： 月亮绕地球转动的周期是T，轨道半径为r，若地球半径为R， 则地球的密度表达式为___________. 地球和物体之间的万有引力可以认为约等于物体的重力，如果地球表面的重力加速度为g，物体距地面的高度约等于3倍地球半径时的重力加速度为g`，则g:g`= 1/16 地球半径为R，地面上的重力加速度为g，那么在离地面高度为h处的人造地球卫星运动速率为 A B、 C、 D、 D 关于引力常量，下列说法正确的是（　　） A．在国际单位制中，引力常量在数值上等于两个质量是1kg的质点相距1m时万有引力的大小 B．在不同的单位制中，引力常量的数值是相同的 C．计算不同物体间相互作用的万有引力时，引力常量的值是不同的 D．著名的“月—地检验”是在已知引力常量的数值后才进行的 2021年2月10日19时52分，我国首次执行火星探测任务的“天问一号”探测器实施近火捕获制动成功，成为我国第一颗人造火星卫星，实现“绕、着、巡”目标的第一步——环绕火星成功。如图所示，P为“天问一号”探测器，P到火星表面的高度为h