5.3 万有引力定律与天文学的新发现（课件）-2018版步步高学案导学与随堂笔记物理（沪科版必修2）

第5章 5.3　万有引力定律与天文学的新发现 学习目标　 1.了解万有引力定律在天文学上的应用，知道海王星、冥王星等天体的发现过程. 2.会用万有引力定律计算天体质量，掌握天体质量求解的基本思路. 内容索引 Ⅰ自主预习梳理 Ⅱ 重点知识探究 Ⅲ 当堂达标检测 自主预习梳理 Ⅰ 一、笔尖下发现的行星——海王星的发现 根据天王星的“出轨”现象，英国剑桥大学的学生 和法国青年天文学家 利用 定律预言在天王星的附近还有一颗新行星，并计算出了轨道.1846年9月23日，德国的 在预言的位置附近发现了这颗行星——海王星. 亚当斯 勒维烈 万有引力 伽勒 二、哈雷彗星的预报 1.英国天文学家哈雷断言，1682年天空中出现的彗星与1531年、1607年出现的彗星是同一颗星.并根据 定律计算出这颗彗星的椭圆轨道，发现它的周期约为76年，这颗彗星后来被称为哈雷彗星. 2.1759年3月13日，这颗大彗星不负众望，光耀夺目地通过近日点，进一步验证了 定律是正确的. 万有引力 万有引力 三、称量天体的质量——太阳质量的估算 1.称量地球的质量 (1)思路：地球表面的物体，若不考虑地球自转，物体的重力等于_______ . (2)关系式：mg＝ . (3)结果：M＝ ，只要知道g、R、G的值，就可计算出地球的质量. 地球对 物体的万有引力 2.太阳质量的计算 (1)思路：质量为m的行星绕太阳做匀速圆周运动时，_________________ 充当向心力. (3)结论：M＝ ，只要知道行星绕太阳运动的周期T和半径r就可以计算出太阳的质量. (4)推广：若已知卫星绕行星运动的周期T和卫星与行星之间的距离r，可计算行星的质量M. 行星与太阳间的万 有引力 1.判断下列说法的正误. (1)地球表面的物体的重力必然等于地球对它的万有引力.( ) (2)若只知道某行星绕太阳做圆周运动的半径，则可以求出太阳的质量.( ) (3)已知地球绕太阳转动的周期和轨道半径，可以求出地球的质量.( ) (4)天王星是依据万有引力定律计算的轨道而发现的.( ) (5)牛顿根据万有引力定律计算出了海王星的轨道.( ) (6)海王星、冥王星的发现表明了万有引力理论在太阳系内的正确性.( ) × × 即学即用 × × × √ 2.已知引力常量G＝6.67×10－11 N·m2/kg2，重力加速度g＝9.8 m/s2，地球半径R＝6.4×106 m，则可知地球的质量约为 A.2×1018 kg B.2×1020 kg C.6×1022 kg D.6×1024 kg 答案 √ 重点知识探究 Ⅱ 一、天体质量和密度的计算 1.卡文迪许在实验室测出了引力常量G的值，他称自己是“可以称量地球质量的人”. (1)他测量的依据是什么？ 导学探究 答案 答案　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. (2)若还已知地球表面重力加速度g，地球半径R，求地球的质量和密度. 答案 2.如果知道地球绕太阳的公转周期T和它与太阳的距离r，能求出太阳的质量吗？若要求太阳的密度，还需要哪些量？ 答案 天体质量和密度的计算方法 知识深化   “自力更生法” “借助外援法” 情 景 已知天体(如地球)的半径R和天体(如地球)表面的重力加速度g 行星或卫星绕中心天体做匀速圆周运动 思 路 物体的重力近似等于天体(如地球)与物体间的万有引力：mg＝ 行星或卫星受到的万有引力充当向心力： 天体质量 天体(如地球)质量：M＝ 天体密度 说明 利用mg＝ 求M是忽略了天体自转，且g为天体表面的重力加速度 由F引＝F向求M，求得的是中心天体的质量，而不是做圆周运动的天体质量 例1　假设在半径为R的某天体上发射一颗该天体的卫星.若它贴近该天体的表面做匀速圆周运动的周期为T1，已知万有引力常量为G. (1)则该天体的密度是多少？ 解析　设卫星的质量为m，天体的质量为M. 答案 解析 (2)若这颗卫星距该天体表面的高度为h，测得卫星在该处做圆周运动的周期为T2，则该天体的密度又是多少？ 解析　卫星距天体表面的高度为h时，忽略自转有 答案 解析 注意区分R、r、h的意义：一般情况下，R指中心天体的半径，r指行星或卫星的轨道半径，h指卫星距离星球表面的高度，r＝R＋h. 归纳总结 针对训练　过去几千年来，人类对行星的认识与研究仅限于太阳系内，行星“51 pe