高一物理第节万有引力理论的成就.pptx

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1、第1页/共45页1了解万有引力定律在天文学上的重要了解万有引力定律在天文学上的重要 应用。应用。2会用万有引力定律计算天体的质量。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研究天体问题理解运用万有引力定律研究天体问题 的思路、方法。的思路、方法。第2页/共45页第3页/共45页读教材读教材填要点填要点万有引力第4页/共45页第5页/共45页 2发现未知天体发现未知天体 (1)已发现天体的轨道推算。已发现天体的轨道推算。18世纪，人们观测到太阳系第七个行星世纪，人们观测到太阳系第七个行星天王星的天王星的轨道和用轨道和用 计算出来的轨道有一些偏差。计算出来的轨道有一些偏差。(2)未知天

2、体的发现。未知天体的发现。根据已发现的天体的运行轨道结合万有引力定律推算根据已发现的天体的运行轨道结合万有引力定律推算出还没发现的未知天体的轨道，如出还没发现的未知天体的轨道，如 、冥王星就是这、冥王星就是这样发现的。样发现的。万有引力定律海王星第6页/共45页1下列说法正确的是下列说法正确的是 ()A海王星是人们直接应用万有引力定律计算的轨道而发海王星是人们直接应用万有引力定律计算的轨道而发 现的现的B天王星是人们依据万有引力定律计算的轨道而发现的天王星是人们依据万有引力定律计算的轨道而发现的C海王星是人们经过长期的太空观测而发现的海王星是人们经过长期的太空观测而发现的D天王星的运行轨道与由

3、万有引力定律计算的轨道存在天王星的运行轨道与由万有引力定律计算的轨道存在 偏差，其原因是天王星受到轨道外的行星的引力作用，偏差，其原因是天王星受到轨道外的行星的引力作用，由此，人们发现了海王星由此，人们发现了海王星试身手试身手夯基础夯基础第7页/共45页解析：解析：由行星的发现历史可知，天王星并不是根据万有由行星的发现历史可知，天王星并不是根据万有引力定律计算出轨道而发现的；海王星不是通过观测发引力定律计算出轨道而发现的；海王星不是通过观测发现，也不是直接由万有引力定律计算出轨道而发现的，现，也不是直接由万有引力定律计算出轨道而发现的，而是人们发现天王星的实际轨道与理论轨道存在偏差，而是人们发

4、现天王星的实际轨道与理论轨道存在偏差，然后运用万有引力定律计算出然后运用万有引力定律计算出“新新”星的轨道，从而发现星的轨道，从而发现了海王星。由此可知，了海王星。由此可知，A、B、C错误，错误，D正确。正确。答案：答案：D第8页/共45页第9页/共45页答案：答案：AD第10页/共45页答案：答案：D第11页/共45页第12页/共45页第13页/共45页第14页/共45页第15页/共45页 名师点睛名师点睛 (1)计算天体质量的方法不仅适用于地球，也适用于其计算天体质量的方法不仅适用于地球，也适用于其他任何星体。但只能计算出中心天体的质量。他任何星体。但只能计算出中心天体的质量。(2)要注意

5、要注意R、r的区分。的区分。R一般指中心天体的半径，一般指中心天体的半径，r指指行星或卫星的轨道半径。若绕近地轨道运行，则有行星或卫星的轨道半径。若绕近地轨道运行，则有Rr。第16页/共45页 1我国月球探测计划我国月球探测计划“嫦娥工程嫦娥工程”将分三个阶段实施，大将分三个阶段实施，大约用十年左右的时间完成，这极大地提高了同学们对月球的约用十年左右的时间完成，这极大地提高了同学们对月球的关注程度。以下是某同学就有关月球的知识设计的两个问题，关注程度。以下是某同学就有关月球的知识设计的两个问题，现请你解答：现请你解答：(1)若已知地球半径为若已知地球半径为R，地球表面的重力加速度为，地球表面的

6、重力加速度为g，月，月球绕地球运动的周期为球绕地球运动的周期为T，且把月球绕地球的运动近似看做是，且把月球绕地球的运动近似看做是匀速圆周运动。试求出月球绕地球运动的轨道半径。匀速圆周运动。试求出月球绕地球运动的轨道半径。第17页/共45页 (2)若某位宇航员随登月飞船登陆月球后，在月球表面若某位宇航员随登月飞船登陆月球后，在月球表面某处以速度某处以速度v0竖直向上抛出一个小球，经过时间竖直向上抛出一个小球，经过时间t，小球落，小球落回到抛出点。已知月球半径为回到抛出点。已知月球半径为R，万有引力常量为，万有引力常量为G。试求。试求出月球的质量出月球的质量M。思路点拨思路点拨解答本题时应注意以下

7、两点：解答本题时应注意以下两点：(1)月球绕地球运动时，万有引力提供向心力。月球绕地球运动时，万有引力提供向心力。(2)分析小球的竖直上抛运动可求出月球表面的重力加分析小球的竖直上抛运动可求出月球表面的重力加速度。速度。第18页/共45页第19页/共45页第20页/共45页第21页/共45页第22页/共45页第23页/共45页 2假设在半径为假设在半径为R的某天体上发射一颗该天体的卫星，的某天体上发射一颗该天体的卫星，若它贴近该天体的表面做匀速圆周运动的周期为若它贴近该天体的表面做匀速圆周运动的周期为T1，已知，已知引力常量为引力常量为G，则该天体的密度是多少？若这颗卫星距该，则该天体的密度是

8、多少？若这颗卫星距该天体表面的高度为天体表面的高度为h，测得在该处做圆周运动的周期为，测得在该处做圆周运动的周期为T2，则该天体的密度又是多少？则该天体的密度又是多少？思路点拨思路点拨题目中卫星贴近天体的表面做匀速圆周题目中卫星贴近天体的表面做匀速圆周运动，则卫星的轨道半径和天体的半径相等，再根据卫星运动，则卫星的轨道半径和天体的半径相等，再根据卫星做匀速圆周运动的向心力等于万有引力进行求解。做匀速圆周运动的向心力等于万有引力进行求解。第24页/共45页第25页/共45页第26页/共45页 求天体的密度，关键在于求天体的质量，而求天体求天体的密度，关键在于求天体的质量，而求天体质量时主要利用万

9、有引力定律处理天体运动的两条思路，质量时主要利用万有引力定律处理天体运动的两条思路，同时要注意对题目隐含条件的挖掘，如绕星体表面运行同时要注意对题目隐含条件的挖掘，如绕星体表面运行时有时有rR星星以及地球的公转周期是以及地球的公转周期是365天，自转周期是天，自转周期是24小时等。小时等。第27页/共45页第28页/共45页第29页/共45页 3土星周围有许多大小不等的岩石颗粒，其绕土星的土星周围有许多大小不等的岩石颗粒，其绕土星的运动可视为圆周运动。其中有两个岩石颗粒运动可视为圆周运动。其中有两个岩石颗粒A和和B与土星中与土星中心的距离分别为心的距离分别为rA8.0104 km和和rB1.2

10、105 km。忽略所。忽略所有岩石颗粒间的相互作用。有岩石颗粒间的相互作用。(结果可用根式表示结果可用根式表示)(1)求岩石颗粒求岩石颗粒A和和B的线速度之比；的线速度之比；(2)求岩石颗粒求岩石颗粒A和和B的周期之比。的周期之比。第30页/共45页 思路点拨思路点拨根据岩石颗粒所受的万有引力提供根据岩石颗粒所受的万有引力提供圆周运动的向心力，推导出岩石颗粒线速度和周期，圆周运动的向心力，推导出岩石颗粒线速度和周期，然后求出它们的比值。然后求出它们的比值。解析解析(1)设土星质量为设土星质量为M0，颗粒质量为，颗粒质量为m，颗，颗粒距土星中心距离为粒距土星中心距离为r，线速度为，线速度为v。第

11、31页/共45页(2)设颗粒绕土星做圆周运动的周期为设颗粒绕土星做圆周运动的周期为T。第32页/共45页 分析绕行天体的线速度、角速度、周期时，要根据分析绕行天体的线速度、角速度、周期时，要根据问题的需要选取向心加速度的不同形式推导结果。若题问题的需要选取向心加速度的不同形式推导结果。若题中已知中心天体表面的重力加速度，则要用到中已知中心天体表面的重力加速度，则要用到GMgR2进行代换。进行代换。第33页/共45页第34页/共45页1(对应要点一对应要点一)如图如图641所示，为所示，为“嫦娥一嫦娥一号号”卫星撞月的模拟图，卫星从控制点开始卫星撞月的模拟图，卫星从控制点开始沿撞月轨道在撞击点成

12、功撞月。假设卫星沿撞月轨道在撞击点成功撞月。假设卫星绕月球做圆周运动的轨道半径为绕月球做圆周运动的轨道半径为R，周期，周期为为T，引力常量为，引力常量为G。根据以上信息，可以求出。根据以上信息，可以求出()A月球的质量月球的质量B地球的质量地球的质量C“嫦娥一号嫦娥一号”卫星的质量卫星的质量D月球对月球对“嫦娥一号嫦娥一号”卫星的引力卫星的引力图6 64 41 1第35页/共45页答案：答案：A第36页/共45页2(对应要点二对应要点二)已知引力常量已知引力常量G，那么在下列给出的各种情，那么在下列给出的各种情境中，能根据测量的数据求出火星平均密度的是境中，能根据测量的数据求出火星平均密度的是

13、 ()A在火星表面使一个小球做自由落体运动，测出下落的在火星表面使一个小球做自由落体运动，测出下落的 高度高度H和时间和时间tB发射一颗贴近火星表面绕火星做圆周运动的飞船，测发射一颗贴近火星表面绕火星做圆周运动的飞船，测 出飞船的周期出飞船的周期TC观察火星绕太阳的圆周运动，测出火星的直径观察火星绕太阳的圆周运动，测出火星的直径D和火和火 星绕太阳运行的周期星绕太阳运行的周期TD发射一颗绕火星做圆周运动的卫星，测出卫星离火星发射一颗绕火星做圆周运动的卫星，测出卫星离火星 表面的高度表面的高度H和卫星的周期和卫星的周期T第37页/共45页答案：答案：B第38页/共45页第39页/共45页答案：答案：D第40页/共45页第41页/共45页答案：答案：AC第42页/共45页第43页/共45页点击下图进入点击下图进入“课下作业综合提升课下作业综合提升”第44页/共45页感谢您的观看。第45页/共45页