高中4.万有引力理论的成就导学案

这是一份高中4.万有引力理论的成就导学案，共4页。学案主要包含了天体质量的估算，天体密度的计算，发现未知天体，作业布置等内容，欢迎下载使用。

2、会用万有引力定律计算天体质量。
3、理解并运用万有引力定律处理天体问题的思路和方法。
自主探究：.
“科学真是迷人” 地面附近的重力与万有引力实质 ,不考虑地球自转的影响,
重力 引力.
卡文迪许是如何称量地球质量的？（阅读课本41页）
一、天体质量的估算
求天体质量的方法主要有两种:
一种方法：是根据重力加速度求天体质量,即引力=重力mg=GMm/R2
另一种方法：是根据天体的圆周运动,即其向心力由万有引力提供
1．某行星的一颗小卫星在半径为r的圆轨道上绕行星运行，运行的周期是T。已知引力常量为G，这个行星的质量M=____________
2. 已知地球表面的重力加速度为g,引力常量为G,地球半径为R,则地球质量M=__________________
在任何星球表面,g和R比较容易测量，当用到GM时，可用换算，因此，该公式又称“黄金代换”
例1、据报道，科学家最近在太阳系外发现了首颗“宜居”行星，其质量约为地球质量的6.4倍，一个在地球表面重量为600N的人在这个行星表面的重量将变为900N。由此可推知，该行星的半径与地球半径之比约为（ ）
A. 0.5 B. 2 C. 3.2 D. 4
思考与讨论：
（1）“计算天体的质量”求的是“中心天体”的质量还是“绕行天体”的质量？
（2）“计算天体的质量”为什么要用周期表达式？
写出中心天体质量的周期表达式M=
指出各量表示的意义T r
（3）“计算中心天体的质量”还有哪些表达式？做下面例题
= 1 \* ROMAN I、若已知月球绕地球做匀速圆周运动的半径为r，周期为T，则地球质量的表达式为：
= 2 \* ROMAN II、若已知月球绕地球做匀速圆周运动的半径为r，线速度为v，则地球质量的表达式为：
= 3 \* ROMAN III、若已知月球绕地球做匀速圆周运动的半径为r，角速度为ω，则地球质量的表达式为：
= 4 \* ROMAN IV、若已知地球的半径R和地球表面的重力加速度g，地球表面物体的重力近似等于地球对物体的引力，可得地球质量的表达式为：
二、天体密度的计算：
（1）利用绕行天体运动参量求中心天体的密度
设绕行天体的轨道半径为r，周期为T，中心天体半径为R，试列出中心天体密度的表达式：
思考：当绕行天体绕中心天体表面运动时，其轨道半径r近似等于中心天体半径R，则中心天体密度的表达式可变为：
（2）利用天体表面的重力加速度求天体自身的密度
例2、已知地球的半径为R，地面的重力加速度为g，引力常量为G，如果不考虑地球自转的影响，那么地球的平均密度的表达式为______________.
三、发现未知天体
三、发现未知天体
1、“笔尖下发现的行星”是指 ，它是如何被发现的？用此方法又发现了那些星体？（阅读课本42页）
2、 的发现和 确定了万有引力的地位。
当堂检测：
1、如果知道太阳的某一颗行星绕太阳运转的轨道半径r,周期T,引力常量G，则可求得（ ）
A.该行星的质量 B.太阳的质量C.该行星的平均密度 D.太阳的平均密度
2、设地球表面重力加速度为g0，物体在距离地心4R(R是地球的半径)处，由于地球的作用而产生的加速度为g，则g/g0为( )
Ａ．1Ｂ．1/9Ｃ．1/4Ｄ．1/16
3关于万有引力定律应用于天文学研究上的事实,下列说法中正确的是( )
A.天王星.海王星和冥王星都是运用万有引力定律,经过大量计算以后发现的
B.在18世纪已发现的7个行星中，人们发现第七个行星天王星的运动轨道总是根据万有引力定律计算出来的理论轨道有较大的偏差,于是有人推测在天王星轨道外还有一个行星,是它的存在引起上述偏差.
C.海王星是运用万有引力定律,经过大量计算以后发现的
D. 冥王星是英国的亚当斯和法国的勒维列运用万有引力定律,经过大量计算以后发现的
学生自测：
1、地球的半径为R，地球表面处物体所受的重力为mg，近似等于物体所受的万有引力．关于物体在下列位置所受万有引力大小的说法中，正确的是( )
Ａ．离地面高度R处为4mg Ｂ．离地面高度R处为mg/2
Ｃ．离地面高度3R处为mg/3 Ｄ．离地心R/2处为4mg
2、下列说法正确的是（ ）
A、海王星是人们依据万有引力定律计算出轨道而发现的
B、天王星是人们依据万有引力定律计算出轨道而发现的
C、天王星的运动轨道偏离根据万有引力定律计算出来的轨道，其原因是由于天王星受到轨道外面其他行星的引力作用。
D、哈雷彗星的回归时间是根据万有引力定律计算出来的，并且它“按时回归”
3、已知引力常量G和下列某几组数据，就能计算出地球的质量，这几组数据是( )
A.地球绕太阳运行的周期及地球离太阳的距离
B. 月球绕地球运行的周期及月球离地心的距离
C. 人造地球卫星在地面附近绕行的速度及运行的距离
D.若不考虑地球自转，已知地球的半径及重力加速度
作业A组
1、物体在月球表面的重力加速度是在地球表面的重力加速度的1/6，这说明了( )
A．地球的半径是月球半径的6倍 B．地球的质量是月球质量的6倍
C．月球吸引地球的力是地球吸引月球的力的1/6
D．物体在月球表面的重力是其在地球表面的重力的1/6
2、一艘宇宙飞船沿着围绕未知天体表面的圆形轨道飞行，航天员只用一块秒表能测出的物理量有（ ）
A.飞船的线速度 B. 飞船的角速度
C.未知天体的质量 D. 未知天体的密度
3、若有一艘宇宙飞船在某一行星表面做匀速圆周运动，已知其周期为，引力常量为，那么该行星的平均密度为（ ）
A. B. C. D.
4、一颗质量为的卫星绕质量为的行星做匀速圆周运动，则卫星的周期（ ）
A.与卫星的质量无关 B.与卫星的运行速度成正比
C.与行星质量的平方根成正比 D.与卫星轨道半径的次方有关
B组
5、假如地球自转速度达到赤道上的物体“飘”起（即完全失重），那么估算一下，地球上一天等于多少？（地球半径取，结果取两位有效数字）。
6、假设火星和地球都是球体，火星质量M火和地球质量M地之比为M火/M地＝p，火星半径R火和地球半径R地之比为R火/R地＝q，那么火星表面处的重力加速度g火和地球表面处的重力加速度g地之比g火/g地等于( )
A．p/q2B．pq2 C．p/qD．pq
7、已知地球半径约为6.4×106 m，又知月球绕地球的运动可近似看做圆周运动，则可估算出月球到地心的距离为________m．(结果保留一位有效数字)
【综合训练】
1、设想人类开发月球，不断把月球上的矿藏搬运到地球上，假定经过长时间开采后，地球仍可看做是均匀的球体，月球仍沿开采前的圆周轨道运动.则与开采前相比（ ）
A．地球与月球的万有引力将变大 B．地球与月球的万有引力将变小
C．月球绕地球运动的周期将变长 D．月球绕地球运动的周期将变短
2、利用下列哪组数据，可以计算出地球的质量（已知引力常量G）（ ）
A. 已知地球的半径R和地面的重力加速度g
B. 已知卫星绕地球做匀速圆周运动的轨道半径r和线速度v
C. 已知卫星绕地球做匀速圆周运动的轨道半径r和周期T
D. 以上说法都不正确
4、若地球绕太阳公转周期及公转轨道半径分别为T和R，月球绕地球公转周期和公转轨道半径分别为t和r，则太阳质量与地球质量之比M日/M地为（ ）
A． B． C． D．
六◇学后反思总结◇
七、作业布置：完成本节课堂作业1-10 11.12选作