《2018秋滬科版高中物理必修2課件：5.3 萬(wàn)有引力定律與天文學(xué)的新發(fā)現(xiàn)》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2018秋滬科版高中物理必修2課件：5.3 萬(wàn)有引力定律與天文學(xué)的新發(fā)現(xiàn)（34頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、5 .3萬(wàn)有引力定律與天文學(xué)的新發(fā)現(xiàn) 自主閱讀 自我檢測(cè)一、筆尖下發(fā)現(xiàn)的行星歷史上天文學(xué)家曾經(jīng)根據(jù)萬(wàn)有引力定律計(jì)算太陽(yáng)系中天王星的運(yùn)動(dòng)軌道,由于計(jì)算值與實(shí)際情況有較大偏差,促使天文學(xué)家經(jīng)過(guò)進(jìn)一步的研究,先后發(fā)現(xiàn)了海王星和冥王星。這兩顆星的發(fā)現(xiàn)進(jìn)一步證明了萬(wàn)有引力定律的正確性,而且也顯示了萬(wàn)有引力定律對(duì)天文學(xué)研究的重大意義。二、哈雷彗星的預(yù)報(bào)英國(guó)天文學(xué)家哈雷根據(jù)萬(wàn)有引力定律計(jì)算出了哈雷彗星的橢圓軌道,并發(fā)現(xiàn)它的周期約為76年。哈雷彗星的準(zhǔn)確預(yù)報(bào)再一次證明了萬(wàn)有引力定律的正確性。 自主閱讀 自我檢測(cè)三、把天體的質(zhì)量“稱”出來(lái)研究天體運(yùn)動(dòng)的基本公式 自主閱讀 自我檢測(cè)思考宇航員在月球上用彈簧秤測(cè)出質(zhì)
2、量為m的物體重力為F,怎樣利用這個(gè)條件估測(cè)月球的質(zhì)量? 自主閱讀 自我檢測(cè)1.正誤辨析(1)亞當(dāng)斯和勒維烈都是海王星的發(fā)現(xiàn)者。 ()(2)利用萬(wàn)有引力定律能夠計(jì)算中心天體的質(zhì)量和密度。 ()(3)在行星、衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)中,萬(wàn)有引力提供了向心力。 ()(4)重力和萬(wàn)有引力就是同一個(gè)力。 ()(5)地球表面的物體,重力就是物體所受的萬(wàn)有引力。 ()答案:(1)(2)(3)(4)(5) 自主閱讀 自我檢測(cè)2.下列說(shuō)法正確的是()A.海王星是人們直接應(yīng)用萬(wàn)有引力定律計(jì)算出軌道而發(fā)現(xiàn)的B.天王星是人們依據(jù)萬(wàn)有引力定律計(jì)算出軌道而發(fā)現(xiàn)的C.海王星是人們經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的太空觀測(cè)而發(fā)現(xiàn)的D.天王星的運(yùn)行軌道與由萬(wàn)有引力定
3、律計(jì)算的軌道存在偏差,其原因是天王星受到軌道外的行星的引力作用,由此人們發(fā)現(xiàn)了海王星解析:由行星的發(fā)現(xiàn)歷史可知,天王星并不是根據(jù)萬(wàn)有引力定律計(jì)算出軌道而發(fā)現(xiàn)的;海王星不是通過(guò)觀測(cè)發(fā)現(xiàn),也不是直接由萬(wàn)有引力定律計(jì)算出軌道而發(fā)現(xiàn)的,而是人們發(fā)現(xiàn)天王星的實(shí)際軌道與理論軌道存在偏差,然后運(yùn)用萬(wàn)有引力定律計(jì)算出“新”星的軌道,從而發(fā)現(xiàn)了海王星。由此可知,A、B、C錯(cuò)誤,D正確。 答案:D 自主閱讀 自我檢測(cè)3.火星繞太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)可看作勻速圓周運(yùn)動(dòng),火星與太陽(yáng)間的引力提供火星運(yùn)動(dòng)的向心力,已知火星運(yùn)行的軌道半徑為r,運(yùn)行周期為T,引力常量為G,試寫出太陽(yáng)質(zhì)量的表達(dá)式。解析:設(shè)太陽(yáng)質(zhì)量為M,火星的質(zhì)量為m,火
4、星與太陽(yáng)間的引力提供向 問(wèn)題導(dǎo)引知識(shí)歸納典例剖析知識(shí)點(diǎn)一 知識(shí)點(diǎn)二 知識(shí)點(diǎn)三行星運(yùn)行參量的分析與計(jì)算航天員翟志剛走出神舟七號(hào)飛船進(jìn)行艙外活動(dòng)時(shí),要分析其運(yùn)動(dòng)狀態(tài),牛頓定律還適用嗎?要點(diǎn)提示:適用。牛頓將牛頓運(yùn)動(dòng)定律和萬(wàn)有引力定律相結(jié)合,成功分析了天體的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題。牛頓運(yùn)動(dòng)定律對(duì)地面上物體的運(yùn)動(dòng)和天體的運(yùn)動(dòng)都是適用的。 問(wèn)題導(dǎo)引知識(shí)歸納典例剖析知識(shí)點(diǎn)一 知識(shí)點(diǎn)二 知識(shí)點(diǎn)三1.基本思路一般行星或衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)可看作勻速圓周運(yùn)動(dòng),所需向心力由中心天體對(duì)它的萬(wàn)有引力提供。2.常用關(guān)系(2)忽略自轉(zhuǎn)時(shí),mg=G (物體在天體表面時(shí)受到的萬(wàn)有引力等于物體重力),整理可得gR 2=GM,該公式通常被稱為“黃金代換
5、式”。 問(wèn)題導(dǎo)引知識(shí)歸納典例剖析知識(shí)點(diǎn)一 知識(shí)點(diǎn)二 知識(shí)點(diǎn)三3.四個(gè)重要結(jié)論設(shè)質(zhì)量為m的天體繞另一質(zhì)量為M的中心天體做半徑為r的勻速圓周運(yùn)動(dòng)。 問(wèn)題導(dǎo)引知識(shí)歸納典例剖析知識(shí)點(diǎn)一 知識(shí)點(diǎn)二 知識(shí)點(diǎn)三【例1】2016年2月1日15點(diǎn)29分,我國(guó)在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射了第五顆新一代北斗導(dǎo)航衛(wèi)星。該衛(wèi)星質(zhì)量為m,軌道離地面的高度約為地球半徑R的3倍。已知地球表面的重力加速度為g,忽略地球自轉(zhuǎn)的影響。則()A.衛(wèi)星的繞行速率大于7.9 km /s 問(wèn)題導(dǎo)引知識(shí)歸納典例剖析知識(shí)點(diǎn)一 知識(shí)點(diǎn)二 知識(shí)點(diǎn)三答案:D 問(wèn)題導(dǎo)引知識(shí)歸納典例剖析知識(shí)點(diǎn)一 知識(shí)點(diǎn)二 知識(shí)點(diǎn)三規(guī)律方法(1)不同軌道上運(yùn)行的衛(wèi)星的加速
6、度、線速度、角速度、周期可以比較大小,但不同軌道上衛(wèi)星的質(zhì)量及所受的萬(wàn)有引力大小無(wú)法比較。(2)要熟記經(jīng)常用到的常數(shù),如地球自轉(zhuǎn)一周為一天,繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)一周為一年,月球繞地球公轉(zhuǎn)一周為一月(27.3天)等。 問(wèn)題導(dǎo)引知識(shí)歸納典例剖析知識(shí)點(diǎn)一 知識(shí)點(diǎn)二 知識(shí)點(diǎn)三變式訓(xùn)練1(多選)質(zhì)量為m的探月航天器在接近月球表面的軌道上飛行,其運(yùn)動(dòng)視為勻速圓周運(yùn)動(dòng)。已知月球質(zhì)量為M,月球半徑為R,月球表面重力加速度為g,引力常量為G,不考慮月球自轉(zhuǎn)的影響,則航天器的() 問(wèn)題導(dǎo)引知識(shí)歸納典例剖析知識(shí)點(diǎn)一 知識(shí)點(diǎn)二 知識(shí)點(diǎn)三答案:AC 知識(shí)點(diǎn)一 知識(shí)點(diǎn)二問(wèn)題導(dǎo)引知識(shí)歸納典例剖析知識(shí)點(diǎn)三萬(wàn)有引力和重力的關(guān)系重力就是地
7、球?qū)ξ矬w的萬(wàn)有引力嗎?在什么情況下,可以認(rèn)為重力的大小等于萬(wàn)有引力?要點(diǎn)提示:不是。重力是地球?qū)ξ矬w萬(wàn)有引力的一個(gè)分力;在地球表面附近,物體隨地球自轉(zhuǎn)所需要的向心力很小,一般情況下都可以認(rèn)為重力的大小等于萬(wàn)有引力。 知識(shí)點(diǎn)一 知識(shí)點(diǎn)二問(wèn)題導(dǎo)引知識(shí)歸納典例剖析知識(shí)點(diǎn)三1.重力是地球引力的分力萬(wàn)有引力對(duì)物體的作用效果可以等效為兩個(gè)力的作用,一個(gè)是重力mg,另一個(gè)是物體隨地球自轉(zhuǎn)需要的向心力F向,如圖所示,一般情況下,mgG 。 知識(shí)點(diǎn)一 知識(shí)點(diǎn)二問(wèn)題導(dǎo)引知識(shí)歸納典例剖析知識(shí)點(diǎn)三2.重力和萬(wàn)有引力的大小關(guān)系(1)重力與緯度的關(guān)系:(2)重力、重力加速度與高度的關(guān)系: 知識(shí)點(diǎn)一 知識(shí)點(diǎn)二問(wèn)題導(dǎo)引知識(shí)歸
8、納典例剖析知識(shí)點(diǎn)三【例2】若在某行星和地球上相對(duì)于各自水平地面附近相同的高度處、以相同的速率平拋一物體,它們?cè)谒椒较蜻\(yùn)動(dòng)的距離之比為2 。已知該行星質(zhì)量約為地球的7倍,地球的半徑為R,由此可知,該行星的半徑約為() 答案:C 知識(shí)點(diǎn)一 知識(shí)點(diǎn)二問(wèn)題導(dǎo)引知識(shí)歸納典例剖析知識(shí)點(diǎn)三規(guī)律方法關(guān)于萬(wàn)有引力和重力關(guān)系的處理方法(1)物體隨地球自轉(zhuǎn)時(shí),由于地球自轉(zhuǎn)角速度很小,物體轉(zhuǎn)動(dòng)需要的向心力很小,一般情況下,認(rèn)為重力約等于萬(wàn)有引力, 知識(shí)點(diǎn)一 知識(shí)點(diǎn)二問(wèn)題導(dǎo)引知識(shí)歸納典例剖析知識(shí)點(diǎn)三變式訓(xùn)練2一衛(wèi)星繞某一行星表面附近做勻速圓周運(yùn)動(dòng),其線速度大小為v。假設(shè)宇航員在該行星表面上用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)量一質(zhì)量為m的
9、物體重力,物體靜止時(shí),彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為N。已知引力常量為G,則這顆行星的質(zhì)量為()答案:B 知識(shí)點(diǎn)一 知識(shí)點(diǎn)二問(wèn)題導(dǎo)引知識(shí)歸納典例剖析知識(shí)點(diǎn)三天體質(zhì)量和密度的計(jì)算若已知月球繞地球轉(zhuǎn)動(dòng)的周期T和半徑r,由此可以求出地球的質(zhì)量嗎?能否求出月球的質(zhì)量呢?中已消掉,所以根據(jù)月球的周期T、公轉(zhuǎn)半徑r,無(wú)法計(jì)算月球的質(zhì) 量。 知識(shí)點(diǎn)一 知識(shí)點(diǎn)二 知識(shí)點(diǎn)三問(wèn)題導(dǎo)引知識(shí)歸納典例剖析1.天體質(zhì)量的計(jì)算(1)求天體質(zhì)量的思路繞中心天體運(yùn)動(dòng)的其他天體或衛(wèi)星做勻速圓周運(yùn)動(dòng),做圓周運(yùn)動(dòng)的天體(或衛(wèi)星)的向心力由它與中心天體的萬(wàn)有引力提供,利用此關(guān)系建立方程求中心天體的質(zhì)量。 知識(shí)點(diǎn)一 知識(shí)點(diǎn)二 知識(shí)點(diǎn)三問(wèn)題導(dǎo)引知識(shí)歸
10、納典例剖析(2)計(jì)算天體的質(zhì)量下面以地球質(zhì)量的計(jì)算為例,介紹幾種計(jì)算天體質(zhì)量的方法。 知識(shí)點(diǎn)一 知識(shí)點(diǎn)二 知識(shí)點(diǎn)三問(wèn)題導(dǎo)引知識(shí)歸納典例剖析2.計(jì)算天體的密度 特別地,當(dāng)衛(wèi)星環(huán)繞天體表面運(yùn)動(dòng)時(shí),其軌道半徑r等于天體半徑R,則= 。 知識(shí)點(diǎn)一 知識(shí)點(diǎn)二 知識(shí)點(diǎn)三問(wèn)題導(dǎo)引知識(shí)歸納典例剖析【例3】假設(shè)在半徑為R的某天體上發(fā)射一顆該天體的衛(wèi)星。若它貼近該天體的表面做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期為T1,已知引力常量為G。(1)求該天體的密度是多少?(2)若這顆衛(wèi)星距該天體表面的高度為h,測(cè)得在該處做圓周運(yùn)動(dòng)的周期為T2,求該天體的密度又是多少?解析:(1)設(shè)衛(wèi)星的質(zhì)量為m,天體的質(zhì)量為M,衛(wèi)星貼近天體表面運(yùn)動(dòng)時(shí)有
11、知識(shí)點(diǎn)一 知識(shí)點(diǎn)二 知識(shí)點(diǎn)三問(wèn)題導(dǎo)引知識(shí)歸納典例剖析(2)衛(wèi)星距天體表面距離為h時(shí),忽略自轉(zhuǎn)有 規(guī)律方法估算天體質(zhì)量和密度時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題(1)利用萬(wàn)有引力提供天體圓周運(yùn)動(dòng)的向心力估算天體質(zhì)量時(shí),估算的只是中心天體的質(zhì)量而非環(huán)繞天體的質(zhì)量。(2)區(qū)別天體半徑R和衛(wèi)星軌道半徑r,只有在天體表面附近的衛(wèi)星, 才有rR;計(jì)算天體密度時(shí),V= R3中的R只能是中心天體的半徑。 知識(shí)點(diǎn)一 知識(shí)點(diǎn)二 知識(shí)點(diǎn)三問(wèn)題導(dǎo)引知識(shí)歸納典例剖析變式訓(xùn)練3有一星球的密度與地球的密度相同,但它表面處的重力加速度是地球表面處的重力加速度的4倍,則該星球的質(zhì)量是地球質(zhì)量的()答案:D 1 2 3 41.一艘宇宙飛船繞一個(gè)不知名
12、的行星表面飛行,要測(cè)定該行星的密度,僅僅需要()A.測(cè)定飛船的運(yùn)行周期B.測(cè)定飛船的環(huán)繞半徑C.測(cè)定行星的體積D.測(cè)定飛船的運(yùn)行速度故選A。 答案:A 1 2 3 42.(多選)假設(shè)地球自轉(zhuǎn)角速度增大,下列說(shuō)法正確的是 ()A.放在赤道地面上的物體,所受萬(wàn)有引力不變B.放在赤道地面上的物體,所受重力增大C.放在兩極地面上的物體,所受萬(wàn)有引力增大D.放在兩極地面上的物體,所受重力不變解析:由萬(wàn)有引力公式F=G 知,放在地面上的物體無(wú)論在赤道還是在兩極,與地球自轉(zhuǎn)角速度大小無(wú)關(guān),所以A正確,C錯(cuò)誤;地面上的物體所受重力為萬(wàn)有引力的一個(gè)分力,由于自轉(zhuǎn)角速度增大,赤道上的物體隨地球自轉(zhuǎn)的向心力mr 2
13、也增大,但兩極上的物體不隨地球自轉(zhuǎn)。所以,赤道上的物體的重力變小,而兩極上的物體重力不變,故B錯(cuò)誤,D正確。答案:AD 1 2 3 43.(多選)假設(shè)太陽(yáng)系中天體的密度不變,天體直徑和天體之間的距離都縮小到原來(lái)的一半,地球繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)近似為勻速圓周運(yùn)動(dòng),則下列物理量變化正確的是()A.地球的向心力變?yōu)榭s小前的一半B.地球的向心力變?yōu)榭s小前的C.地球繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)周期與縮小前的相同D.地球繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)周期變?yōu)榭s小前的一半解析:天體的密度不變,天體直徑縮小到原來(lái)的一半,則太陽(yáng)和地球的 期不變,選項(xiàng)C正確。 答案:BC 1 2 3 44.宇航員在地球表面以一定的初速度豎直上拋一小球,經(jīng)過(guò)時(shí)間t小球落回原處;若他在某星球表面以相同的初速度豎直上拋同一小球,需經(jīng)過(guò)時(shí)間5t小球落回原處。(地球表面重力加速度g取10 m /s2,空氣阻力不計(jì))(1)求該星球表面附近的重力加速度。(2)已知該星球的半徑與地球半徑之比為R 星 R地=1 4,求該星球的質(zhì)量與地球質(zhì)量之比。 1 2 3 4解析:(1)設(shè)豎直上拋小球的初速度為v0,則
2018秋滬科版高中物理必修2課件：5.3 萬(wàn)有引力定律與天文學(xué)的新發(fā)現(xiàn)
