第三节 万有引力定律的应用（教学课件）物理沪科版必修第二册

该高中物理课件聚焦《万有引力定律的应用》，核心涵盖天体质量计算、宇宙速度等知识点。课堂以“如何称量地球和太阳的质量”设问导入，先回顾万有引力定律公式及适用范围，搭建新旧知识衔接的学习支架。 其亮点是通过问题驱动培养科学思维，如推导地球质量公式时结合重力与万有引力关系，分析海王星发现体现质疑创新。东方红一号卫星计算实例与分层练习落实物理观念，融入我国航天成就增强科学态度与责任，助力学生深化理解，教师教学更高效。

第六章《万有引力定律》 第三节 《万有引力定律的应用》 1 1、万有引力：所有有质量的物体间都存在相互吸引的力。 2、万有引力定律： 自然界中任何两个物体都相互吸引，相互间吸引力的大小与物体质量乘积成正比，与距离二次方成反比。 3、计算公式： 4、适用范围：适用于质点间引力大小的计算。 G为引力常量 万有引力定律回顾 思考：如何“称量”地球和太阳的质量？ 若已知地球表面重力加速度g，地球半径r地，引力常量G，求地球的质量m地。 地面上质量为m的物体受到的重力近似等于地球对该物体的万有引力 一、“称量”地球的质量 F m 由此可得 谈一谈：月球绕地球公转的周期为 27.3 天， 若要计算地球的质量和平均密度，还需要知道哪些条件？ 设太阳的质量为m日，地球的质量为m，两者间的距离为r，周期为T，能求出太阳的质量吗？如果能，请写出表达式。 二、“称量”太阳的质量 行星做匀速圆周运动的向心力由太阳对行星的万有引力提供，则有 可得 三、 万有引力定律对天文学还有什么突出贡献？ 在18世纪，人们发现了天王星后，发现根据万有引力定律计算出来的天王星的运动轨道与实际观测的结果总有一些偏差。天王星的轨道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？还是天王星轨道外面还有一颗未发现的行星？ 在天王星轨道外还有一颗未发现的新星——海王星。 四、什么是“第一宇宙速度”？ 牛顿曾提出过一个著名的理想实验：如图所示，从高山上水平抛出一个物体，当抛出的速度足够大时，物体将环绕地球运动，成为人造地球卫星。据此思考并讨论以下问题： (1)当抛出速度较小时，物体做什么运动？当物体刚好不落回地面时，物体做什么运动？ 当抛出速度较小时，物体做平抛运动。 当物体刚好不落回地面时，物体做匀速圆周运动。 v增大 假设地球的质量为 m 地，人造卫星的质量为 m，其绕地球做匀速圆周运动的线速度大小为 v，人造卫星到地心的距离为 r。若要使人造卫星不“落回地面”，其速度大小为多少？ 由此可得 代入数据可得 向心力由太阳对行星的万有引力提供 1.第一宇宙速度 (1)定义：物体在地球 绕地球做匀速圆周运动的速度，叫作第一宇宙速度。 (2)大小：v= 。 (3)意义：是飞行器成为卫星的 发射速度；是卫星的 环绕速度。(均选填“最大”或“最小”) 附近 7.9 km/s 最小 最大 2.第二宇宙速度 当飞行器的速度 时，它就会克服地球的引力，永远离开地球。我们把 叫作第二宇宙速度。  3.第三宇宙速度 在地面附近发射的飞行器，如果要使其挣脱太阳引力的束缚，飞到太阳系外，必须使它的速度 ，这个速度叫作第三宇宙速度。  等于或大于11.2 km/s 11.2 km/s 等于或大于16.7 km/s 示例 我国于 1970 年 4 月发射的第一颗人造地 球卫星 “东方红一号”（图 6-16）可近似看成沿圆轨 道 做匀速圆周运动，这颗卫星离地球表面的平均高度 h = 1.41×106 m。已知地球半径 r 地 = 6.37×106 m， 地 球质量 m 地 =5.97×1024 kg，求该卫星绕地球运行 的速 度和周期。 v ≈ 7.15×103 m/s T ≈ 114 min 五、 我国的航天事业取得了哪些成就？ ● 航天运载系统 ● 人造地球卫星 ● 载人航天 ● 月球探测 【课堂练习】 1.如果你站在月球上，由静止释放质量为m的物体，物体在t秒内下落了h米，若已知月球的半径为R、引力常量为G，根据以上给出的物理量得出月球的质量为 A. B. C. D. √ 解析：物体做自由落体运动有h=gt2，根据万有引力与重力的关系G=mg，解得月球的质量为M=，故选B。 2.若火星探测器环绕火星做“近地”匀速圆周运动N圈，用时为t，已知火星的半径为R，引力常量为G，忽略火星的自转，求： (1)探测器在轨道上运动的周期T； (2)火星的质量M； (3)火星表面的重力加速度g。 答案　 (1) 　(3) 　 解析：(1)探测器在轨道上运动的周期T= (2)根据万有引力提供向心力，有G=m ，得M== (3)忽略火星的自转，火星表面质量为m'的物体所受万有引力等于重力， 有G=m'g ，得g==。 3.已知地球表面的重力加速度约为10 m/s2，第一宇宙速度约为8 km/s，某星球半径约为地球半径的2倍，质量是地球质量的9倍，求： (1)该星球表面的重力加速度大小；(2)该星球的第一宇宙速度大小。 (1)由物体在星球表面所受万有引力等于重力，有mg=G，得g=G 所以有==解得：gx=22.5 m/s2 答案　 (1) 22.5 m/s2　 (2) 17 km/s　 (2)由重力提供向心力，则有mg=，得v= 所以==，解得：vx≈17 km/s。 课堂小结 万有引力定律的应用 “称量”地球、太阳的质量 万有引力定律对天文学的贡献？ 预言哈雷彗星的回归 发现海王星、阋神星等 mg ＝ G， M ＝ G ＝ ， M ＝ 宇宙速度 第一宇宙速度 v＝ 7.9 km/s，最小发射速度，最大环绕速度 第二宇宙速度 v＝ 11.2 km/s，克服地球引力，永远离开地球 第三宇宙速度 v＝ 16.7 km/s，挣脱太阳引力束缚，飞到太阳系外 我国的航天事业取得的成就 航天运载系统、人造地球卫星、载人航天、月球探测 Lavf59.27.100 Lavf59.27.100 $