高中物理第三节 万有引力定律的应用图文课件ppt

这是一份高中物理第三节 万有引力定律的应用图文课件ppt，共49页。PPT课件主要包含了mω2Rcosθ，恒星的质量，答案可以等内容，欢迎下载使用。
必备知识·自主预习储备
知识点一　预测地球形状与预测未知天体1．预测地球形状(1)万有引力主要产生两大作用效果，一方面是在竖直方向上与物体受到的拉力平衡，另一方面是提供物体随地球一起自转的向心力。因此，可以将引力F分解为F1和F2两个分量。分力F1＝____，就是我们所熟悉的重力。分力F2＝____________，是物体随地球自转所需的向心力，其方向垂直指向______。
(2)当物体从两极移向赤道时，随着纬度θ的减小，F2增大，F1减小，即物体从两极移向赤道时重力______，而物体的质量不变，因此重力加速度g随之______。此外，由于地球呈两极______的椭球状，物体在两极时受到的引力比赤道时大，从而造成物体从两极移向赤道时所受重力变小。
2．预测未知天体(1)海王星的发现英国剑桥大学的青年学生________和法国青年天文学家________各自经过不懈的计算，分别独立推算出一颗新行星的运行轨道。1846年9月23日，柏林天文台的望远镜对准他们计算出来的轨道位置观测，终于，一颗新的行星——________被发现了，人们称其为“笔尖下发现的行星”。
(2)英国天文学家哈雷根据______________预言的哈雷彗星“按时回归”，确立了万有引力定律的地位。提醒　物体随地球自转的向心力特别小，一般认为地球附近的物体所受的重力近似等于地球对物体的万有引力。
体验1：思考辨析(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)海王星、冥王星的发现表明了万有引力理论在太阳系内的正确性。(　　)(2)冥王星被称为“笔尖下发现的行星”。(　　)(3)在两极的重力加速度大于赤道处的重力加速度。(　　)
体验2：思考辨析(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)若只知道某行星的自转周期和行星绕太阳做圆周运动的轨道半径，则可以求出太阳的质量。(　　)(2)已知地球绕太阳转动的周期和轨道半径，可以求出地球的质量。(　　)
体验3：填空2017年2月，美国宇航局宣布，在一颗恒星的周围发现多达7颗大小与地球接近的行星，其中3颗可能存在生命。若某颗行星绕该恒星做圆周运动，并测出了轨道半径和运行周期。引力常量已知，则可推算出_____________。
关键能力·情境探究达成
考点1　计算天体的质量与密度
考点2　天体运动的分析与计算
如图所示，太阳系的行星在围绕太阳运动。
(1)地球、火星等行星绕太阳的运动遵守什么规律？(2)已知行星绕太阳的公转周期和轨道半径如何计算太阳的质量？(3)如何比较地球、火星等行星绕太阳的运动的线速度、角速度、周期及向心加速度等各量的大小关系？提示：(1)地球、火星等行星绕太阳的运动可看作匀速圆周运动，万有引力提供向心力。
(2)环绕法借助环绕中心天体做圆周运动的行星(或卫星)计算中心天体的质量，俗称“借助外援法”。常见的情况如下：
角度1　天体质量的估算【典例1】　卡文迪许在实验室测出了引力常量G的值，他称自己是“可以称量地球质量的人”。(1)若已知地球表面重力加速度g，地球半径R，引力常量G，求地球的质量。
(2)如果知道地球绕太阳的公转周期T，地球与太阳中心间距r，引力常量G，能求出太阳的质量吗？
[跟进训练]1．(角度1)“嫦娥一号”是我国首次发射的探月卫星，它在距月球表面高度为200 km的圆形轨道上运行，运行周期为127 min。已知引力常量G＝6.67×10-11N·m2/kg2，月球半径约为1.74×103 km。利用以上数据估算月球的质量约为(　　)A．8.1×1010 kg B．7.4×1013 kgC．5.4×1019 kgD．7.4×1022 kg
【典例3】　我国火星探测任务标识如图所示。若火星和地球绕太阳的运动均可视为匀速圆周运动，火星公转轨道半径与地球公转轨道半径之比为3∶2，则火星与地球绕太阳运动的(　　)
规律方法　解决天体运动问题的关键(1)建立物理模型——绕中心天体做匀速圆周运动。(2)应用物理规律——万有引力定律和圆周运动规律。(3)利用“GM＝gR2”——“gR2”代换“GM”，简化记忆和解题。
学习效果·随堂评估自测
1．如图所示，美国的“卡西尼”号探测器经过长达7年的旅行，进入绕土星飞行的轨道。若“卡西尼”号探测器在半径为R的土星上空离土星表面高h的圆形轨道上绕土星飞行，环绕n周飞行时间为t，已知引力常量为G，则下列关于土星质量M和平均密度ρ的表达式正确的是(　　)
3．金星、地球和火星绕太阳的公转均可视为匀速圆周运动，它们的向心加速度大小分别为a金、a地、a火，它们沿轨道运行的速率分别为v金、v地、v火。已知它们的轨道半径R金＜R地＜R火，由此可以判定(　　)A．a金＞a地＞a火 B．a火＞a地＞a金C．v地＞v火＞v金D．v火＞v地＞v金
(1)该位置处的重力加速度g′是地面处重力加速度g的多少倍？
(2)该位置距地球表面的高度h为多大？
[答案]　128 km　
(3)地球的平均密度是多少？
[答案]　5.6×103 kg/m3
回归本节知识，自我完成以下问题：1．计算天体质量有哪几种方法？
2．为什么说“海王星”是笔尖下发现的行星？提示：因为其轨道是根据天王星的观测资料计算出来的。3．天体运行的速度、周期、角速度和轨道半径有什么关系？提示：轨道半径越大，速度越小，周期越长，角速度越小。
阅读材料·拓展物理视野
冥王星是矮行星2006年8月在布拉格举行的国际天文联合会第26届大会上，与会代表投票决定太阳系的八大行星为水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星和海王星，并将冥王星划入矮行星的行列。按以前的认识，人们对大行星的定义是：在轨道上绕太阳运动，质量不超过木星质量的50倍，不能自身发光而只能反射太阳光的天体。这个定义并未对大行星的质量、大小规定下限。冥王星的直径只有2 300 km，是月球的2/3，质量是地球的3‰。2004年发现
的塞德娜直径为1 700 km，接近冥王星。2005年美国天文学家布朗发现的2003UB313，直径约2 400 km，布朗称他发现了太阳系第十大行星。另外，直径在1 000 km左右的还有不少。如果将接近这一大小和质量的行星都称作大行星的话，那么新发现的大行星会不断增加，还存在着将原来归入小行星的“大个子”升格为大行星的可能。