3.2 万有引力定律的应用（课件）-2018版步步高学案导学与随堂笔记物理（粤教版必修2）

第三章　 第二节　万有引力定律的应用 学习目标 1.掌握利用万有引力定律计算天体质量的方法. 2.了解发现未知天体海王星、冥王星的过程. 3.理解人造卫星的运动规律. 4.知道三个宇宙速度的含义，会推导第一宇宙速度. 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、计算天体的质量 1.地球质量的计算：若月球绕地球做匀速圆周运动，则月球绕地球做匀速圆周运动的向心力是由它们之间的 提供的，根据______＝m( )2r可得M＝______，知道月球绕地球运动的周期T以及它和地球之间的距离r就可以算出地球的质量. 2.行星(或中心天体)的质量计算：已知卫星绕行星(或行星绕中心天体)运动的 和卫星与行星(或行星与中心天体)之间的 ，同样可以计算出行星(或中心天体)的质量. 万有引力 周期 距离 二、发现未知天体 1.海王星的发现：英国剑桥大学的学生 和法国青年天文学家_______ 根据天王星的观测资料，利用万有引力定律计算出天王星外“新”行星的轨道.1846年9月23日，柏林天文台的望远镜在他们笔下计算出来的位置附近发现了这颗行星——海王星. 2.其他天体的发现：近100年来，人们在海王星的轨道之外又发现了______、阋神星等几个较大的天体. 亚当斯 勒维烈 冥王星 三、人造卫星和宇宙速度 1.牛顿的设想：如图1所示，把物体水平抛出，如果速度 ，物体就不再落回地面，它将绕地球运动，成为 . 图1 足够大 人造卫星 2.近地卫星的速度： (1)原理：飞行器绕地球做匀速圆周运动，运动所需的向心力由万有引力提供，所以m ＝_______，解得：v＝_______. (2)结果：用地球半径R代表近地卫星到地心的距离r，可算出：v＝ m/s≈ km/s. 7.9 3.宇宙速度：   数值 意义 第一宇宙速度 km/s 卫星在地球表面附近绕地球做 的速度 第二宇宙速度 km/s 使卫星挣脱 引力束缚的最小地面发射速度 第三宇宙速度 km/s 使卫星挣脱 引力束缚的 地面发射速度 匀速圆周运动 地球 太阳 最小 7.9 11.2 16.7 1.判断下列说法的正误. (1)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.( ) (2)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.( ) (3)天王星是依据万有引力定律计算的轨道而发现的.( ) (4)第一宇宙速度是发射卫星的最小速度.( ) (5)无论从哪个星球上发射卫星，发射速度都要大于7.9 km/s.( ) (6)当发射速度v>7.9 km/s时，卫星将脱离地球的吸引，不再绕地球运动.( ) 即学即用 × × × × × √ 2.已知月球半径为R，月球质量为M，引力常量为G，则月球的第一宇宙速度v＝________. 答案 Ⅱ 重点知识探究 一、天体质量和密度的计算 导学探究 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？ 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 若要求太阳的密度还需要知道太阳的半径. 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＝G 行星或卫星受到的万有引力充当向心力： 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 答案 解析　设卫星的质量为m，天体的质量为M. (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 答案 解析　卫星距天体表面的高度为h时，忽略自转有 总结提升 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. 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 peg b