《2018-2019学年高中物理人教版必修二课件：第六章 万有引力与航天 4 》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2018-2019学年高中物理人教版必修二课件：第六章 万有引力与航天 4 （38页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、4 万有引力理论的成就,第六章 万有引力与航天,学习目标 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”“计算太阳质量”的基本思路，会用万有引力定律计算天体的质量. 3.理解运用万有引力定律处理天体运动问题的思路和方法.,内容索引,重点探究 启迪思维 探究重点,达标检测 检测评价 达标过关,自主预习 预习新知 夯实基础,自主预习,一、计算天体的质量 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
2、)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. (2)关系式： . (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,二、发现未知天体 1.海王星的发现：英国剑桥大学的学生 和法国年轻的天文学家 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，德国的 在勒维耶预言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
3、当斯,勒维耶,伽勒,冥王星,即学即用 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)若只知道某行星的自转周期和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)海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)海王星的发现表明了万有引力理论在太阳系内的正确性.( ),答案,2.已知引力常量G6.671011 Nm2/kg2，重力加速度g9.8 m/s2，地球半径R6.4106 m，则可知地球的质量约
4、为 A.21018 kg B.21020 kg C.61022 kg D.61024 kg,答案,重点探究,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“称量”的依据是什么？,答案,一、天体质量和密度的计算,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.,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,知识深化 天体质量和密度的计算方法,例1 假设在半径为R的某天体上发射一
5、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，已知引力常量为G，忽略该天体的自转. (1)则该天体的密度是多少？,答案,解析,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？,答案,解析,解析 卫星距天体表面的高度为h时，忽略自转有,求解天体质量和密度时的两种常见错误 1.根据轨道半径r和运行周期T，求得M 是中心天体的质量，而不是行星(或卫星)的质量. 2.混淆或乱用天体半径与轨道半径，为了正确并清楚地运用，应一开始就养成良好的习惯，比如通常情况下天体半径用R表示，轨道半径用r表
6、示，这样就可以避免如 误约分；只有卫星在天体表面做匀速圆周运动时，如近地卫星，轨道半径r才可以认为等于天体半径R.,针对训练1 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”的发现拉开了研究太阳系外行星的序幕.“51 peg b”绕其中心恒星做匀速圆周运动，周期约为4天，轨道半径约为地球绕太阳运动半径的 .该中心恒星与太阳的质量的比值约为 A. B.1 C.5 D.10,解析,答案,例2 有一星球的密度与地球相同，但它表面处的重力加速度是地球表面重力加速度的4倍，求： (1)星球半径与地球半径之比；,解析,答案,答案 41,(2)星球质量与地球质量之比.,解析,答
7、案,答案 641,解析 由(1)可知该星球半径是地球半径的4倍.,1.基本思路：一般行星(或卫星)的运动可看做匀速圆周运动，所需向心力由中心天体对它的万有引力提供，即F引F向. 2.常用关系：,二、天体运动的分析与计算,(2)忽略自转时，mg (物体在天体表面时受到的万有引力等于物体重力)，整理可得：gR2GM，该公式通常被称为“黄金代换式”.,3.天体运动的物理量与轨道半径的关系,例3 2009年2月11日，俄罗斯的“宇宙2251”卫星和美国的“铱33”卫星在西伯利亚上空约805 km处发生碰撞，这是历史上首次发生的完整在轨卫星碰撞事件.碰撞过程中产生的大量碎片可能会影响太空环境.假定有甲、
8、乙两块碎片绕地球运动的轨道都是圆，甲的运行速率比乙的大，则下列说法中正确的是 A.甲的运行周期一定比乙的长 B.甲距地面的高度一定比乙的高 C.甲的向心力一定比乙的小 D.甲的向心加速度一定比乙的大,解析,答案,由于未知两碎片的质量，无法判断向心力的大小，故C错；,针对训练2 如图1所示，a、b是两颗绕地球做匀速圆周运动的人造卫星，它们距地面的高度分别是R和2R(R为地球半径).下列说法中正确的是 A.a、b的线速度大小之比是 1 B.a、b的周期之比是1 C.a、b的角速度大小之比是 4 D.a、b的向心加速度大小之比是92,解析,答案,图1,解析 两卫星均做匀速圆周运动，F万F向.,达标检
9、测,A.51017 kg B.51026 kg C.71033 kg D.41036 kg,1.(天体质量的估算)土星最大的卫星叫“泰坦”(如图2所示)，每16天绕土星一周，其公转轨道半径约为1.2106 km，已知引力常量G6.671011 Nm2/kg2，则土星的质量约为,1,2,3,4,答案,解析,5,图2,解析 “泰坦”围绕土星做匀速圆周运动，万有引力提供向心力.,1,2,3,4,5,代入数据解得M51026 kg.,2.(天体密度的计算)一艘宇宙飞船绕一个不知名的行星表面飞行，要测定该行星的密度，仅仅需要 A.测定飞船的运行周期 B.测定飞船的环绕半径 C.测定行星的体积 D.测定飞
10、船的运行速度,答案,解析,1,2,3,4,5,3.(卫星各运动参量与轨道半径的关系)我国高分系列卫星的高分辨对地观察能力不断提高.2018年5月9日发射的“高分五号”轨道高度约为705 km，之前已运行的“高分四号”轨道高度约为36 000 km，它们都绕地球做圆周运动.与“高分四号”相比，下列物理量中“高分五号”较小的是 A.周期 B.角速度 C.线速度 D.向心加速度,1,2,3,4,5,答案,解析,解析 “高分五号”的运动半径小于“高分四号”的运动半径，即r五r四.,1,2,3,4,5,4.(天体运动各参量的比较)如图3所示，甲、乙两颗卫星以相同的轨道半径分别绕质量为M和2M的行星做匀速
11、圆周运动，下列说法正确的是 A.甲的向心加速度比乙的小 B.甲的运行周期比乙的小 C.甲的角速度比乙的大 D.甲的线速度比乙的大,答案,解析,1,2,3,4,5,图3,解析 甲、乙两卫星分别绕质量为M和2M的行星做匀速圆周运动，万有引力提供各自做匀速圆周运动的向心力.,1,2,3,4,5,由已知条件可得a甲a乙，T甲T乙，甲乙，v甲v乙，故正确选项为A.,5.(天体运动的分析与计算)如图4所示，A、B为地球周围的两颗卫星，它们离地面的高度分别为h1、h2，已知地球半径为R，地球表面重力加速度为g，求： (1)A的线速度大小v1；,答案,解析,1,2,3,4,5,图4,解析 设地球质量为M，A卫星质量为m1，,1,2,3,4,5,(2)A、B的角速度大小之比12.,答案,解析,1,2,3,4,5,
