高中物理教科版必修二課件：第3章第3節(jié)《萬(wàn)有引力定律的應(yīng)用》

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歡迎進(jìn)入物理課堂 第3節(jié)萬(wàn)有引力定律的應(yīng)用 核心要點(diǎn)突破 課堂互動(dòng)講練 知能優(yōu)化訓(xùn)練 第3節(jié) 課前自主學(xué)案 課標(biāo)定位 課標(biāo)定位 應(yīng)用 會(huì)用萬(wàn)有引力定律計(jì)算天體質(zhì)量 理解 1 研究天體運(yùn)動(dòng)的基本思路及主要類(lèi)型 2 萬(wàn)有引力理論的意義 認(rèn)識(shí) 1 重力等于萬(wàn)有引力的條件 2 萬(wàn)有引力定律在天文學(xué)上的重要應(yīng)用 課前自主學(xué)案 一 預(yù)言彗星回歸1 哈雷根據(jù)萬(wàn)有引力理論對(duì)1682年出現(xiàn)的 的軌道運(yùn)動(dòng)進(jìn)行了計(jì)算 指出了不同年份出現(xiàn)的情況 并預(yù)言了再次出現(xiàn)的時(shí)間 2 1743年 克雷洛計(jì)算了遙遠(yuǎn)的木星和土星對(duì)哈雷彗星運(yùn)動(dòng)規(guī)律的影響 指出了運(yùn)動(dòng)經(jīng)過(guò) 的時(shí)間 3 總之 由萬(wàn)有引力理論可以預(yù)知哈雷彗星每次臨近地球的時(shí)間 并且經(jīng)過(guò)驗(yàn)證都是正確的 哈雷彗星 近日點(diǎn) 二 預(yù)言未知星體1 已發(fā)現(xiàn)天體的軌道推算18世紀(jì) 人們觀測(cè)到太陽(yáng)系第七個(gè)行星 天王星的軌道和用 計(jì)算出來(lái)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(yùn)動(dòng)軌道結(jié)合萬(wàn)有引力定律推算出還沒(méi)發(fā)現(xiàn)的未知天體的軌道 如 就是這樣發(fā)現(xiàn)的 萬(wàn)有引力定律 海王星 冥王星 三 計(jì)算天體質(zhì)量1 地球質(zhì)量的計(jì)算利用地球表面的物體 若不考慮地球自轉(zhuǎn) 質(zhì)量為m的物體的重力等于地球?qū)ξ矬w的 即mg 則M 只要知道g R的值 就可計(jì)算出地球的質(zhì)量 萬(wàn)有引力 萬(wàn)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(yùn)動(dòng)的規(guī)律應(yīng)用萬(wàn)有引力定律求出的天體質(zhì)量是地球的質(zhì)量還是月球的質(zhì)量 月球的質(zhì)量如何求 核心要點(diǎn)突破 一 天體質(zhì)量和密度的估算1 求天體質(zhì)量的思路繞中心天體運(yùn)動(dòng)的其他天體或衛(wèi)星做勻速圓周運(yùn)動(dòng) 做圓周運(yùn)動(dòng)的天體 或衛(wèi)星 的向心力等于它與中心天體的萬(wàn)有引力 利用此關(guān)系建立方程求中心天體的質(zhì)量 特別提醒 1 計(jì)算天體的質(zhì)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(yīng)用 明確計(jì)算出的是中心天體的質(zhì)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(yùn)行 則有R r 課堂互動(dòng)講練 經(jīng)天文學(xué)家觀察 太陽(yáng)在繞著銀河系中心 銀心 的圓形軌道上運(yùn)行 這個(gè)軌道半徑約為3 104光年 約等于2 8 1020m 轉(zhuǎn)動(dòng)一周的周期約為2億年 約等于6 3 1015s 太陽(yáng)做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力是來(lái)自位于它軌道內(nèi)側(cè)的大量星體的引力 可以把這些星體的全部質(zhì)量看做集中在銀河系中心來(lái)處理問(wèn)題 G 6 67 10 11N m2 kg2 用給出的數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算太陽(yáng)軌道內(nèi)側(cè)這些星體的總質(zhì)量 思路點(diǎn)撥 建立模型 太陽(yáng)繞銀河系中心轉(zhuǎn)動(dòng) 太陽(yáng)軌道內(nèi)側(cè)星體等效為一個(gè)中心天體 求中心天體質(zhì)量 答案 3 3 1041kg 方法總結(jié) 求天體質(zhì)量的方法主要有兩類(lèi) 一類(lèi)是利用此天體的一個(gè)衛(wèi)星 或行星 繞它做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的有關(guān)物理量來(lái)求 另一類(lèi)是利用天體表面處的重力加速度求解 變式訓(xùn)練1在某行星上 宇航員用彈簧秤稱得質(zhì)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(cè)得其環(huán)繞周期為T(mén) 根據(jù)這些數(shù)據(jù)求該星球的質(zhì)量 假設(shè)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(yùn)動(dòng)的周期為T(mén)1 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(cè)得在該處做圓周運(yùn)動(dòng)的周期為T(mén)2 則該天體的密度又是多少 變式訓(xùn)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(gè)地球體積的16 地核的質(zhì)量約為地球質(zhì)量的34 試估算地核的平均密度 答案 1 2 104kg m3 質(zhì)量分別為m1和m2的兩個(gè)星球 繞同一圓心做勻速圓周運(yùn)動(dòng) 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(diǎn)撥 本題的關(guān)鍵是弄清雙星問(wèn)題中兩星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)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(duì)兩星列方程求解 答案 見(jiàn)自主解答 方法總結(jié) 解決雙星模型的問(wèn)題時(shí) 要注意以下幾點(diǎn) 1 兩星之間的萬(wàn)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(xùn)練 本部分內(nèi)容講解結(jié)束 點(diǎn)此進(jìn)入課件目錄 按ESC鍵退出全屏播放 謝謝使用 同學(xué)們 來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全