人教版 (2019)必修 第二册3 万有引力理论的成就教学演示课件ppt

这是一份人教版 (2019)必修 第二册3 万有引力理论的成就教学演示课件ppt，共25页。PPT课件主要包含了表达式，测量地球的质量，物体在地球表面受重力，物体在地球表面受引力，物体在地球表面会下落，自由落体加速度，重力的来源，rR+h，纬度越大g越大，高度越大g越小等内容，欢迎下载使用。
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提供帮助呢?
1.内容： 自然界中任何两个物体都相互吸引，引力的大小跟这两个物体的质量的乘积成正比，跟它们的距离的平方成反比。
其中G 为引力常量，r 为两物体的中心距离。
3.方向：在两个物体的连线上。
4.引力常量： G=6.67×10-11 Nm2/kg2
成就1：计算天体的质量
思考： 测量地球质量运用了哪种思路？
某位科学家在地球表面离地高度5m处静止释放一个重球，忽略空气阻力，1s后落地。求地球质量？（已知地球半径6371km ）
忽略地球自转的影响 ，
为什么要忽略地球的自转？
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。
因此,重力是万有引力的一个分力。
实际上随地球自转的物体向心力远小于重力，在忽略自转的影响下万有引力大小近似等于重力大小。
宇航员站在某一星球距离表面h高度处，以初速度v0沿水平方向抛出一个小球，经过时间t后小球落到星球表面，已知该星球的半径为R，引力常量为G，则该星球的质量为
一个半径是地球33倍，质量是地球3636倍的行星，它表面的重力加速度是地球表面加速度的几倍？
成就2：测量太阳的质量
如何测量太阳的质量？前面测量地球质量，在地球表面自由落体的方式能否可行？
八大行星围绕太阳运动，太阳为中心天体。思考：行星做圆周运动的向心力是什么？
如果设中心天体质量为M，行星质量为m，已知行星围绕太阳转动的轨道半径为r，即行星到太阳的距离及公转周期T。我们如何利用这些条件来测量太阳的质量呢?
该表达式与地球（环行天体）质量m有没有关系？
环行天体的向心力由中心天体对其万有引力独家提供
须知道待求天体（M）的某一环行天体的运行规律，且与环行天体的质量（m）无关。
如图所示，地球绕太阳的运动可看做匀速圆周运动，现通过实验测出地球绕太阳运动的轨道半径R，运行周期为T，引力常数G。已知，根据这些条件，下列说法正确的是( )A. 可以算出太阳的质量B. 可以算出地球的质量C. 可以算出地球受到的向心力D. 可以算出地球对太阳的引力
课堂练习：如何用月球求解地球质量？
计算地球的质量，除了一开始的方法外，还可以怎么求？
借助于月球，那么需要知道哪些量？
月球绕地球运行的周期T=27.3天，月球与地球的平均距离r=3.84×108m
M=5.98×1024kg
设“嫦娥三号”卫星绕月球做匀速圆周运动的轨道半径为r，做匀速圆周运动的周期为T。已知月球半径为R，引力常量为G。求： (1) 月球的质量M； (2) 月球表面的重力加速度g； (3) 月球的密度ρ。
宇航员到达某行星上，一小球从高为h 处自由下落，落到星球表面时速度为V0，设行星的半径为R、引力常量为G，求： ⑴该行星表面的重力加速度大小； ⑵该行星的质量。
改为“卫星离地高度为h”，如何求解？
再思考：测量太阳的质量
是否需要考虑九大行星之间的万有引力？
预见并发现未知行星,是万有引力理论威力和价值的最生动例证。
在1781年发现的第七个行星—天王星的运动轨道，总是同根据万有引力定律计算出来的有一定偏离。当时有人预测，肯定在其轨道外还有一颗未发现的新星,这就是后来发现的第八大行星—海王星。
海王星的实际轨道由英国剑桥大学的学生亚当斯和法国年轻的天文爱好者勒维耶根据天王星的观测资料各自独立地利用万有引力定律计算出来的。
海王星的发现和1705年英国天文学家哈雷根据万有引力定律正确预言了哈雷彗星的回归最终确立了万有引力定律的地位，也成为科学史上的美谈。 诺贝尔物理学奖获得者，物理学家冯·劳厄说： “没有任何东西向牛顿引力理论对行星轨道的计算那样，如此有力地树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…… ”
这节课我们主要掌握的知识点是：
1.万有引力定律在天文学中的应用，一般有两条思路：
(2) 环绕天体所需的向心力由中心天体对环绕天体的万有引力提供
(1) 地面（或某星球表面）的物体的重力近似等于万有引力
2.了解了万有引力定律在天文学中具有的重要意义。
1.利用下列哪组数据可以举算出地球的质量（ ）A.已知地球的半径R 和地球表面的重力加速度gB.已知卫星围绕地球运动的轨道半径r 和周期TC.已知卫星围绕地球运动的轨道半径r 和线速度VD.已知卫星围绕地球运动的线速度V 和周期T
2.地球表面处重力加速度g 取10m/s2，地球的半径R 取6400km，引力常数G 为6.67×10-11Nm2/kg2,由上述条件，可推得地球平均密度的表达式是 把上述数据代入，可算得其值为———————kg/m3。
3. 我国第一颗绕月球探测卫星“嫦娥一号”于2007年10月24日18时05分在西昌卫星发射中心由“长征三号甲”运载火箭发射升空，经多次变轨于11月7日8时35分进入距离月球表面200公里，周期为127分钟的圆轨道。已知月球的半径和万有引力常量，则可求出（ ）A．月球质量 B．月球的密度C．探测卫星的质量 D．月球表面的重力加速度