人教版(2019)必修 第二册7.3万有引力理论的成就(共20张PPT)

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人教版(2019)必修 第二册7.3万有引力理论的成就(共20张PPT)

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(共20张PPT)
7.3万有引力理论的成就
学习目标
基本要求 1.了解万有引力定律在天文学上的重要应用。
2.了解“称量地球质量”的基本思路。
3.了解计算太阳质量的基本思路,会用万有引力定律计算天体质量。
发展要求 认识万有引力定律的成就,体会科学的迷人魅力。
说明 不要求分析重力随纬度变化的原因。
新课引入
通过各种各样的秤,我们能称量出生活中各种各样的物体的质量,那你能秤出地球的质量吗?
“称量”地球
议一议:“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?
“称量”地球
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
“称量”地球
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
发现未知天体
议一议:在利用地球求太阳的质量时,是否需要考虑其他行星的引力影响?
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
课堂小结
“称量”地球
计算天体的质量
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
“称量”太阳的质量
问题:前面测量地球质量,但是如果要测太阳的质量,我们又无法在太阳表面做落体运动,还有没有其他办法呀?
近似
“称量”太阳的质量
r
M
m
F
问题:地球作圆周运动的向心力是由什么力提供的?
验证:把地球绕太阳的公转看作是匀速圆周运动,已知轨道半径约为1.5×1011 m,引力常量G=6.67×10-11 N·m2/kg2,估算太阳的质量。
“称量”太阳的质量
验证:已知月球绕地球周期T=27.3天,月地平均距r=3.84×108m,引力常量G=6.67×10-11 N·m2/kg2,试估算地球的质量。
忽略太阳及其他天体对月球的引力。
“称量”太阳的质量
“称量”太阳的质量
中心天体M
环绕天体m
求解思路:
环行天体的向心力由中心天体对其万有引力独家提供
具体方法:
注意:待求天体(M)的质量与环行天体(m)的质量无关
推而广之:
注意:环绕法只能求出中心天体的质量。
只要知道某环绕天体旋转半径r和旋转周期T,就可以估算出中心天体的质量。我们将此方法称为“T、r”法。
方法:v、r法:若知道地球绕太阳的公转线速度v和轨道半径r:
方法:ω、r法:若知道地球绕太阳的公转角速度ω和轨道半径r:
方法:T、r法:若知道地球绕太阳的公转线速度v和公转周期T:
“称量”太阳的质量
你还有那些办法求中心天体的质量吗?
小试牛刀
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.
小试牛刀
我国计划于2030年实现载人登月.假如你是登月的宇航员,在月球上进行一系列的科学实验.若你手头有一质量为m的砝码,用弹簧测力计测得其重力为F,已知引力常量为G,月球半径为R.
(1)求月球质量;
(2)若在月球上发射一颗月球卫星,求该卫星的最小周期.
三颗人造卫星A、B、C在大气层外层空间沿圆形轨道运动,已知mA=mB<mC,B、C轨道半径相同,A轨道半径较小,如图所示,则三颗卫星的
A .线速度的大小vA=vB<vC
B.周期的大小关系TA<TB=TC
C .向心加速度的大小关系为aA>aB=aC
D.B的向心力最小
BCD
(多选)2020年7月23日12时41分,长征五号运载火箭在中国文昌航天发射场点火起飞,成功将天问一号火星探测器送入预定轨道。假设天问一号在着陆之前绕火星表面做近地圆周运动的半径为r1、周期为T1;火星绕太阳做圆周运动的半径为r2、周期为T2,引力常量为G。根据以上条件能得出( )
A.火星的密度
B.太阳对火星的引力大小
C.天问一号的质量
D.关系式
AB
二、“称量”太阳的质量
三、计算天体的密度
五、预言哈雷彗星的回归
一、“称量”地球的质量
四、发现未知天体
课堂小结

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