高中物理教科版必修二課件：第3章第3節(jié)《萬有引力定律的應用》

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歡迎進入物理課堂 第3節(jié)萬有引力定律的應用 核心要點突破 課堂互動講練 知能優(yōu)化訓練 第3節(jié) 課前自主學案 課標定位 課標定位 應用 會用萬有引力定律計算天體質量 理解 1 研究天體運動的基本思路及主要類型 2 萬有引力理論的意義 認識 1 重力等于萬有引力的條件 2 萬有引力定律在天文學上的重要應用 課前自主學案 一 預言彗星回歸1 哈雷根據(jù)萬有引力理論對1682年出現(xiàn)的 的軌道運動進行了計算 指出了不同年份出現(xiàn)的情況 并預言了再次出現(xiàn)的時間 2 1743年 克雷洛計算了遙遠的木星和土星對哈雷彗星運動規(guī)律的影響 指出了運動經(jīng)過 的時間 3 總之 由萬有引力理論可以預知哈雷彗星每次臨近地球的時間 并且經(jīng)過驗證都是正確的 哈雷彗星 近日點 二 預言未知星體1 已發(fā)現(xiàn)天體的軌道推算18世紀 人們觀測到太陽系第七個行星 天王星的軌道和用 計算出來的軌道有一些偏差 2 未知天體的發(fā)現(xiàn)根據(jù)已發(fā)現(xiàn)的天體的運動軌道結合萬有引力定律推算出還沒發(fā)現(xiàn)的未知天體的軌道 如 就是這樣發(fā)現(xiàn)的 萬有引力定律 海王星 冥王星 三 計算天體質量1 地球質量的計算利用地球表面的物體 若不考慮地球自轉 質量為m的物體的重力等于地球對物體的 即mg 則M 只要知道g R的值 就可計算出地球的質量 萬有引力 萬有引力 軌道半徑 周期 思考感悟根據(jù)月球繞地球做圓周運動的規(guī)律應用萬有引力定律求出的天體質量是地球的質量還是月球的質量 月球的質量如何求 核心要點突破 一 天體質量和密度的估算1 求天體質量的思路繞中心天體運動的其他天體或衛(wèi)星做勻速圓周運動 做圓周運動的天體 或衛(wèi)星 的向心力等于它與中心天體的萬有引力 利用此關系建立方程求中心天體的質量 特別提醒 1 計算天體的質量的方法不僅適用于地球 也適用于其他任何星體 注意方法的拓展應用 明確計算出的是中心天體的質量 2 要注意R r的區(qū)分 R指中心天體的半徑 r指行星或衛(wèi)星的軌道半徑 若繞近地軌道運行 則有R r 課堂互動講練 經(jīng)天文學家觀察 太陽在繞著銀河系中心 銀心 的圓形軌道上運行 這個軌道半徑約為3 104光年 約等于2 8 1020m 轉動一周的周期約為2億年 約等于6 3 1015s 太陽做圓周運動的向心力是來自位于它軌道內側的大量星體的引力 可以把這些星體的全部質量看做集中在銀河系中心來處理問題 G 6 67 10 11N m2 kg2 用給出的數(shù)據(jù)來計算太陽軌道內側這些星體的總質量 思路點撥 建立模型 太陽繞銀河系中心轉動 太陽軌道內側星體等效為一個中心天體 求中心天體質量 答案 3 3 1041kg 方法總結 求天體質量的方法主要有兩類 一類是利用此天體的一個衛(wèi)星 或行星 繞它做勻速圓周運動的有關物理量來求 另一類是利用天體表面處的重力加速度求解 變式訓練1在某行星上 宇航員用彈簧秤稱得質量為m的砝碼重力為F 乘宇宙飛船在靠近該星球表面空間飛行 測得其環(huán)繞周期為T 根據(jù)這些數(shù)據(jù)求該星球的質量 假設在半徑為R的某天體上發(fā)射一顆該天體的衛(wèi)星 若它貼近天體的表面做勻速圓周運動的周期為T1 已知引力常量為G 則該天體的密度是多少 若這顆衛(wèi)星距該天體表面的高度為h 測得在該處做圓周運動的周期為T2 則該天體的密度又是多少 變式訓練2地球半徑R 6400km 地面上的重力加速度g 9 8m s2 地核的體積約為整個地球體積的16 地核的質量約為地球質量的34 試估算地核的平均密度 答案 1 2 104kg m3 質量分別為m1和m2的兩個星球 繞同一圓心做勻速圓周運動 它們之間的距離恒為l 不考慮其他星體的影響 兩顆星的軌道半徑和周期各是多少 思路點撥 本題的關鍵是弄清雙星問題中兩星做勻速圓周運動的向心力由彼此間的引力提供 即F向大小相等 且 相同 再由牛頓第二定律分別對兩星列方程求解 答案 見自主解答 方法總結 解決雙星模型的問題時 要注意以下幾點 1 兩星之間的萬有引力提供各自所需要的向心力 2 雙星具有共同的角速度 3 雙星始終與它們共同的圓心在同一條直線上 知能優(yōu)化訓練 本部分內容講解結束 點此進入課件目錄 按ESC鍵退出全屏播放 謝謝使用 同學們 來學校和回家的路上要注意安全 同學們 來學校和回家的路上要注意安全