人教版（2019）高中物理必修第二册第七章第3节《万有引力理论的成就》课件PPT

万有引力理论的成就 万有引力与宇宙航行讲课人：小明老师第七章TARGET学习目标新课引入在初中，我们已经知道物体的质量可以用天平来测量，生活中物体的质量常用电子秤或台秤来称量。对于地球，我们怎样“称量”它的质量呢？“称量”地球的质量有了万有引力定律，我们就能“称量”地球的质量！若不考虑地球自转的影响，地面上质量为m的物体所受的重力mg等于地球对物体的引力，即地面的重力加速度g和地球半径R在卡文迪什之前就已知道，一旦测得引力常量 G，就可以算出地球的质量m地。因此，卡文迪什把他自己的实验说成是“称量地球的重量”算一算设地面附近的重力加速度g=9.8m/s2，地球半径R =6.4×106m，引力常量G=6.67×10-11 N·m2/kg2，试估算地球的质量。“自力更生”法（已知g、R）计算天体的质量忽略太阳及其他天体对月球的引力。 已知月球绕地球周期T=27.3天，月地平均距离r=3.84×108m，引力常量G=6.67×10-11 N·m2/kg2，试估算地球的质量。“借助外援”法（已知r、T）大胆猜想称量太阳的质量 把地球绕太阳的公转看作是匀速圆周运动，已知轨道半径约为1.5×1011 m，引力常量G=6.67×10－11 N·m2/kg2，估算太阳的质量。计算天体的密度基本思路：若r=R”自力更生”法（已知g、R）“借助外援”法（已知r、T）是天文观测数据不准确？是万有引力定律的准确性有问题？是天王星轨道外面还有一颗未发现的行星？........发现未知天体到了18世纪，人们已经知道太阳系有7颗行星，其中1781年发现的第七颗行星 —— 天王星的运动轨道有些“古怪”：根据万有引力定律计算出来的轨道与实际观测的结果总有一些偏差。笔尖下的行星英国剑桥大学的学生亚当斯和法国年轻的天文学家勒维耶相信未知行星的存在。他们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这颗“新”行星的轨道。1846 年 9 月 23 日晚，德国的伽勒在勒维耶预言的位置附近发现了这颗行星，人们称其为“笔尖下发现的行星”——海王星。预言哈雷彗星回归英国天文学家哈雷从1337年到1698年的彗星记录中挑选了24颗彗星，依据万有引力定律，用一年时间计算了它们的轨道。发现1531年、1607年和1682年出现的这三颗彗星轨道看起来如出一辙，他大胆预言，这三次出现的彗星是同一颗星（图7.3-3），周期约为76年，并预言它将于1758年底1759年初再次回归。1759年3月这颗彗星如期通过了近日点，它最近一次回归是1986年，它的下次回归将在2061年左右。几个重要的关系式子质量为m的天体绕质量为M的中心天体做半径为r的匀速圆周运动：  四字结论：越高越慢对于r、v、ω、T、an五个量“一定四定”，“一变四变”课堂练习1. 已知月球的质量是7.3×1022 kg，半径是1.7×103km，月球表面的自由落体加速度有多大？这对宇航员在月球表面的行走会产生什么影响？若宇航员在地面上最多能举起质量为m的物体，他在月球表面最多能举起质量是多少的物体？课堂练习2. 根据万有引力定律和牛顿第二定律说明：为什么不同物体在地球表面的自由落体加速度都是相等的？为什么高山上的自由落体加速度比山下地面的小？3. 某人造地球卫星沿圆轨道运行，轨道半径是6.8×103km，周期是5.6×103s。试从这些数据估算地球的质量。课堂练习4. 地球的公转轨道接近圆，哈雷彗星的运动轨道则是一个非常扁的椭圆（图7.3-4）。天文学家哈雷成功预言了哈雷彗星的回归。哈雷彗星最近出现的时间是1986年，预计下次飞近地球将在2061年左右。（1）请根据开普勒行星运动定律估算哈雷彗星轨道的半长轴是地球公转半径的多少倍。（2）若哈雷彗星在近日点与太阳中心的距离为r1，线速度大小为v1 ；在远日点与太阳中心的距离为r2，线速度大小为v2，请比较哪个速度大，并求得哈雷彗星在近日点和远日点的加速度大小之比。