高中物理人教版 (2019)必修 第二册3 万有引力理论的成就完整版课件ppt

这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第二册3 万有引力理论的成就完整版课件ppt，共19页。PPT课件主要包含了学习目标，复习回顾，GMgR2，方法环绕法，基本思路，计算天体的密度，发现未知天体，预言哈雷彗星回归，本课小结，万有引力定律的应用等内容，欢迎下载使用。

1.理解“称量地球质量”的基本思路，了解万有引力定律在天文学上的重要应用。2.理解计算太阳质量的基本思路，能将天体问题中的对象和过程转换成相关模型后进行求解。3.认识万有引力定律的科学成就，体会科学的迷人魅力，进一步认识运动与相互作用观念。
在初中，我们已经知道了物体的质量可以用天平来测量？对于地球，我们怎样“称量”它的质量呢？
1.物体做圆周运动的向心力公式是什么？分别写出向心力与线速度、角速度以及周期的关系式。
2.万有引力定律的内容是什么？如何用公式表示？
重力是万有引力的一个分力，当忽略了地球的自转时,可认为重力在数值上就等于万有引力大小。
3.重力和万有引力的关系？
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。
一、“称量”地球的质量
方法：若不考虑地球自转的影响，地面上质量为m的物体所受的重力mg等于地球对物体的万有引力，即：
地面的重力加速度 g 和地球半径 R 在卡文迪什之前就已知道，一旦测得引力常量 G，就可以算出地球的质量M 。因此，卡文迪什被称为“第一个称出地球质量的人”。
思考： 根据所学的知识你能解释为什么可以不考虑 地球自转的影响呢？
结论：向心力远小于重力，万有引力大小近似等于重力。因此一般粗略计算中不考虑（或忽略）地球自转的影响。
试求： 质量为1kg的物体静止在赤道上时的向心加速度。（已知地球半径R=6.4×106m)
答案： a=0.034m/s2
二、“称量”太阳的质量
能用称量地球的方法称量太阳吗？怎样才能得到太阳的质量？
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。
方法：环绕法（T、r）
注意：环绕法只能求出中心天体的质量。
拓展一：若知道地球绕太阳的公转线速度v和轨道半径r，能否估算太阳的质量？
拓展二：若知道地球绕太阳的公转角速度ω和轨道半径r，能否估算太阳的质量？
拓展三：若知道地球绕太阳的公转线速度v和公转周期T，能否估算太阳的质量？
同理:可用v-r、ω-r、v-T等求质量的方法求天体的密度。
请阅读课本“发现未知天体”，回答以下问题：
问题2：人们用类似的方法又发现了哪颗行星？
问题1：笔尖下发现的行星是哪一颗行星？
诺贝尔物理学奖获得者，物理学家冯·劳厄说：“没有任何东西像牛顿引力理论对行星轨道的计算那样，如此有力地树立起人们对年轻的物理学的尊敬。从此以后，这门自然科学成了巨大的精神王国…… ”
哈雷依据万有引力定律，用一年时间计算了它们的轨道。发现 1531 年、1607 年和 1682 年出现的这三颗彗星轨道看起来如出一辙，他大胆预言，这三次出现的彗星是同一颗星（图 7.3-3），周期约为 76 年，并预言它将于 1758 年底或 1759 年初再次回归。1759 年 3 月这颗彗星如期通过了近日点，它最近一次回归是 1986 年，它的下次回归将在2061 年左右。
思路一：天体表面重力近似等于万有引力
思路二：天体运动中，万有引力提供物体圆周运动向心力
1.人类对自己赖以生存的地球的研究是一个永恒的主题。我国南极科学考察队在地球的南极用弹簧测力计称得某物体重为P，在回国途中经过赤道时用弹簧测力计称得同一物体重为0.9P。若已知地球自转周期为T，引力常量为G，假设地球是质量均匀分布的球体，则由以上物理量可以求得（　　）A.物体的质量mB.地球的半径RC.地球的质量MD.地球的密度ρ
2.若已知某行星的一颗卫星绕其运转的轨道半径为r，周期为T，引力常量为G，则可求得（　　）A.卫星的质量B.行星的质量C.该卫星的平均密度D.行星的平均密度
解析：A、C错，B对：利用万有引力定律，只能计算中心天体的质量，故已知卫星的轨道半径和周期，只能计算行星的质量。D错：因不知行星的半径，故不能计算出行星的平均密度。
3. 如图 所示，“嫦娥三号”的环月轨道可近似看成是圆轨道，观察“嫦娥三号”在环月轨道上的运动，发现每经过时间t通过的弧长为l，该弧长对应的圆心角为θ弧度，已知引力常量为G，则月球的质量是（　　） A. B. C. D.