7.3 万有引力理论的成就 课件-2024-2025学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

nullnull 教师： 日期： 月 日 7.3 万有引力理论的成就 物理雾里悟理 预习检验： 地球质量： 地球密度： 月球质量： 太阳质量： 太阳密度： 1、测“g”法 2、环绕法 站立式讨论：这些质量如何“称量”出来？ 几种方法？ 物理雾里悟理 站立式讨论：“称量”地球质量时 我们如何建立模型？ 应选择哪个物体作为研究对象？ 运用哪些物理规律？ 需要忽略的次要因素是什么？ 一、“称量”地球（测“g”法） 物理雾里悟理 物体m在纬度为θ的位置，万有引力指向地心，分解为两个分力：m随地球自转围绕地轴运动的向心力和重力。 因此,重力是万有引力的一个分力。 实际上随地球自转的物体 向心力远小于重力，在忽略自转 的影响下万有引力大小近似等于重力大小。 θ Fn R M G m w r F引 一、“称量”地球（测“g”法） 物理雾里悟理 若不考虑地球自转，以地面上质量为m的物体为研究对象。 式中R为地球表面物体的到地心的距离，即地球半径 由此解出 “称量”地球需要指导哪些物理量？ 第一个“称量”地球的人 卡文迪许 一、“称量”地球（测“g”法） 物理雾里悟理 例： 若宇航员登上月球后，在月球表面做了一个实验：将一片羽毛和一个铁锤从同一高度由静止同时释放，二者几乎同时落地．若羽毛和铁锤是从高度为h处下落，经时间t落到月球表面．已知引力常量为G，月球的半径为R. 求：(不考虑月球自转的影响) (1)月球表面的自由落体加速度大小g月； (2)月球的质量M； (3)月球的平均密度ρ. 物理雾里悟理 二、计算中心天体的质量（环绕法） 能用前面“称量”地球的方法“称量”太阳吗？ 议一议： “称量”太阳质量时 我们如何建立模型？ 应选择哪个物体作为研究对象？ 运用哪些物理规律？ M m F 物理雾里悟理 行星做匀速圆周运动的向心力由它们之间的万有引力提供 式中r为星球与太阳的距离 问题：如何测量星球的角速度？怎么解决这个问题？ 有 即 “称量”太阳需要知道哪些物理量？ 二、计算中心天体的质量（环绕法） 物理雾里悟理 试一试：已知太阳与地球间的平均距离约为1.5×1011m，你能估算太阳的质量吗？ 换用其他行星的相关数据进行估算，结果会相近吗？为什么？ 开普勒第三定律 k与中心天体有关 物理雾里悟理 例1： 根据引力常数G和下列各组数据，能计算出地球质量的是(　　 ) A.地球绕太阳运行的周期及地球离太阳的距离 B.月球绕地球运行的周期及月球离地球的距离 C.人造地球卫星在地面附近绕行的速度及运行周期 D.若不考虑地球自转，已知地球的半径及重力加速度 BCD 物理雾里悟理 密度公式： 球体体积公式 对于第一种方法求解的质量 对于第二种方法求解的质量 拓展： 思考如何采用上面两种方法求中心天体的密度ρ 物理雾里悟理 2025/2/22 【例2】若月球围绕地球做匀速圆周运动，其周期为T，又知月球到地心的距离为r，试求出地球的质量。 【解】万有引力提供月球圆周运动向心力 物理雾里悟理 12 例3： 2001年10月22日，欧洲航天局由卫星观测发现银河系中心存在一个超大型黑洞，命名为MCG6-30-15，由于黑洞的强大引力，周围物质大量掉入黑洞，假定银河系中心仅此一个黑洞，已知太阳系绕银河系中心匀速运转，下列哪一组数据可估算该黑洞的质量( ) A．地球绕太阳公转的周期和速度 B．太阳的质量和运行速度 C．太阳的质量和到MCG6-30-15的距离 D．太阳运行速度和到MCG6-30-15的距离 D 物理雾里悟理 D 三、发现未知天体 自研教材：【发现未知天体】【预言哈雷彗星回归】 笔尖下发现的行星——海王星 物理雾里悟理 课堂小结 一、“称量”地球 二、计算天体的质量 三、万有引力理论的成就 发现未知天体——海王星 预言哈雷彗星回归 1、测“g”法 2、环绕法 物理雾里悟理 $$null