【高中物理】万有引力理论的成就 高一下学期物理人教版（2019）必修第二册.pptx

格物致理万有引力理论的成就万有引力理论的成就高中物理（必修二）第七章第高中物理（必修二）第七章第3 3节节格物致理一、称量地球的质量一、称量地球的质量地球的质量不可能用天平称量地球的质量不可能用天平称量.但是万有引力定律是否能给予我们但是万有引力定律是否能给予我们提供帮助呢提供帮助呢?重力重力是万有引力的一个分力，当忽略了地球的自转时是万有引力的一个分力，当忽略了地球的自转时,可认为可认为重力重力在在数值数值上就上就等于等于万有引力大小万有引力大小。mg=R2MmG黄金代换：GMgR2g-g-地球表面的重力加速度地球表面的重力加速度R-R-地球的半径地球的半径格物致理【探究探究】假如你被送到月球上，且已经知道月球半径和引力常量，给你一只弹假如你被送到月球上，且已经知道月球半径和引力常量，给你一只弹簧秤和一个已知质量的砝码，你能否测出月球的质量？怎样测定？簧秤和一个已知质量的砝码，你能否测出月球的质量？怎样测定？方案：方案：1、先测出砝码在月球表面所受的重力、先测出砝码在月球表面所受的重力3、代入公式、代入公式2、再算出月球表面的重力加速度、再算出月球表面的重力加速度g格物致理 二、天体质量的计算二、天体质量的计算1 1、地球公转实际轨道是什么形状？为了解决问题的方便，我们、地球公转实际轨道是什么形状？为了解决问题的方便，我们通常可以认为地球在绕怎样的轨道做什么运动？通常可以认为地球在绕怎样的轨道做什么运动？思考：思考：应用万有引力可算出地球的质量，能否算出应用万有引力可算出地球的质量，能否算出太阳太阳的质量呢的质量呢?通常可以认为地球绕太阳做匀速圆周运动通常可以认为地球绕太阳做匀速圆周运动2 2、地球作圆周运动的向心力是由什么力来提供的、地球作圆周运动的向心力是由什么力来提供的？地球作圆周运动的向心力是由太阳对地球的地球作圆周运动的向心力是由太阳对地球的万有引力万有引力来提供的。来提供的。格物致理rMmF 二、天体质量的计算二、天体质量的计算格物致理 二、天体质量的计算二、天体质量的计算该表达式与地球（环行天体）质量该表达式与地球（环行天体）质量m m有没有关系？有没有关系？rMmFvT格物致理【思维拓展思维拓展】计算地球的质量，除了引力提供重力外，还可以怎么求？计算地球的质量，除了引力提供重力外，还可以怎么求？方案：方案：1、通过环绕天体月球算出中心天体地球的质量、通过环绕天体月球算出中心天体地球的质量2、找出月球绕地球运行的周期以及平均距离、找出月球绕地球运行的周期以及平均距离格物致理【例例1】2021年年11月月23日日，我我国国在在酒酒泉泉卫卫星星发发射射中中心心用用“长长征征四四号号”丙丙遥遥三三十十七七运运载载火火箭箭成成功功发发射射“高高分分三三号号”02星星。该该卫卫星星的的成成功功发发射射将将进进一一步步提提升升我我国国卫卫星星海海陆陆观观测测能能力力，服服务务海海洋洋强强国国建建设设和和支支撑撑“一一带带一一路路”倡倡议议。已已知知卫卫星星绕绕地地球球做做匀匀速速圆圆周周运运动动的的周周期期为为T，线线速速度度大大小小为为v，引引力力常常量量为为G，则地球的质量为，则地球的质量为()格物致理只需再知道天体自身半径只需再知道天体自身半径R R，三、天体密度的计算三、天体密度的计算请结合质量公式和体积公式，得出密度表达式？请结合质量公式和体积公式，得出密度表达式？格物致理格物致理四、发现未知天体四、发现未知天体1 1、背景：、背景：17811781年发现的第七颗行星年发现的第七颗行星天王星的运行轨迹与万有引力定律推测天王星的运行轨迹与万有引力定律推测的结果有一些误差的结果有一些误差 2 2、发现海王星、发现海王星海王星的轨道由英国的剑桥大学的学生亚当斯和法国年轻的天文爱好海王星的轨道由英国的剑桥大学的学生亚当斯和法国年轻的天文爱好者勒维耶各自独立计算出来。者勒维耶各自独立计算出来。18461846年年9 9月月2323日晚，由德国的伽勒在勒维日晚，由德国的伽勒在勒维耶预言的位置附近发现了这颗行星耶预言的位置附近发现了这颗行星,人们称其为人们称其为“笔尖下发现的行星笔尖下发现的行星”。格物致理英国的亚当斯和法国的勒维耶英国的亚当斯和法国的勒维耶格物致理海王星发现之后，人们发现它的轨道也与理论计算的不一致于是几位海王星发现之后，人们发现它的轨道也与理论计算的不一致于是几位学者用亚当斯和勒维列的方法预言另一颗新星的存在学者用亚当斯和勒维列的方法预言另一颗新星的存在在预言提出之后，在预言提出之后，19301930年汤博发现了这颗新星年汤博发现了这颗新星冥王星冥王星3 3、发现冥王星、发现冥王星思考：为什么冥王星被思考：为什么冥王星被“开除开除”太阳系？太阳系？19921992年后在柯伊伯带发现的一些质量与冥王星相若的天体开始挑战其行年后在柯伊伯带发现的一些质量与冥王星相若的天体开始挑战其行星地位。星地位。20052005年发现的阋神星质量甚至比冥王星质量多出年发现的阋神星质量甚至比冥王星质量多出27%27%，国际天文国际天文联合会联合会（IAUIAU）因此在）因此在20062006年正式定义行星概念，将冥王星排除出行星行年正式定义行星概念，将冥王星排除出行星行列，重新划为矮行星。列，重新划为矮行星。格物致理五、天体的运行规律五、天体的运行规律比较地球、火星等行星绕太阳运动的线速度、角速度、周期及向心加速度等各量的大小关系。设绕行速度v、角速度、周期T1、绕行速度v与r的关系rv2、角速度与r的关系3、周期T与r的关系格物致理轨道半径减小了，这四轨道半径减小了，这四个物理量如何变化？个物理量如何变化？五、天体的运行规律五、天体的运行规律设地球质量为M，卫星质量为m，求卫星的参量：绕行速度v、角速度、周期Ta a、v v、T T都是都是r r的单值函数的单值函数a a、v v、与与r r变化相反变化相反T T 与与r r变化一致变化一致格物致理平面“长轨低速长周期”比较比较1 1轨道和轨道和2 2轨道的轨道的a a、v v、T T的大小的大小当r=R时，人造卫星环绕最大速度平面21五、天体的运行规律五、天体的运行规律格物致理中国北斗卫星系统点亮北斗 走向世界()北斗系统提供服务以来，已在交通运输、农林渔业、水文监测、气象测报、通信授时、电力调度、救灾减灾、公共安全等领域得到广泛应用，服务国家重要基础设施，格物致理【例例3】(多多选选)如如图图所所示示，a、b、c是是地地球球大大气气层层外外圈圈圆圆形形轨轨道道上上运运动动的的三三颗卫星，颗卫星，a和和b质量相等，且小于质量相等，且小于c的质量，则的质量，则()Ab所需向心力最小所需向心力最小Bb、c的周期相同且大于的周期相同且大于a的周期的周期Cb、c的向心加速度大小相等，且大于的向心加速度大小相等，且大于a的向心加速度的向心加速度Db、c的线速度大小相等，且小于的线速度大小相等，且小于a的线速度的线速度格物致理【例例4】(2022湖湖南南郴郴州州期期末末)若若在在某某行行星星和和地地球球上上相相对对于于各各自自的的水水平平地地面面附附近近相相同同的的高高度度处处，以以相相同同的的速速率率平平抛抛一一物物体体，它它们们在在水水平平方方向向运运动动的的距距离离之之比比为为21。已已知知地地球球质质量量约约为为该该行行星星质质量量的的16倍倍，地地球球的的半半径径为为R，由由此此可知，该行星的半径约为可知，该行星的半径约为()