山东省淄博市临淄中学高中物理 6.4 万有引力理论的成就教学课件 新人教版必修

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6.4 万有引力理论的成就—人教版高中物理必修二课件(机构专用)(共36张PPT)

6.4 万有引力理论的成就—人教版高中物理必修二课件(机构专用)(共36张PPT)
01 前 情 回 顾

02 要 点 解 析
03 题 型 演 练

04 课 程 总 结
05 课 后 作 业

Part One
前情回顾

万有引力定律
内容
自然界中任何两个物体都相互吸引,引力的方向在它们的连线 上,引力的
大小与 物体的质量
的乘积 成正比,与它们之间距离r的二次方 成
反比
适用条件: 万有引力定律只适用于 质点 之间引力大小的计算
变形
黄金代换公式
星球表面重力加速度
星球半径
注意:此公式是在重力近似等于万有引力的条件下得到, 当讨论万有引力和重力的微小关系时,此式不能使用
某个行星的质量是m,行星与太阳之间的距离是r,行星公转的周期是T,那么 太阳的质量M是多少?
行星绕太阳做匀速圆周运动 万有引力提供向心力
测出行星的公转周期T和它与太阳的距离r 就可以算出太阳的质量
【例2】(多选)火星直径约为地球的一半,质量约为地球的十分之一,它绕太阳公转 的轨道半径约为地球公转半径的1.5倍.根据以上数据,以下说法正确的是( AB ) A. 火星表面重力加速度的数值比地球表面小 B. 火星公转的周期比地球的长 C. 火星公转的线速度比地球的大 D. 火星公转的向心加速度比地球的大
设恒星的半径为R 对宇宙飞船,有:
恒星的质量:
只需测得近地 恒星的密度: 卫星的周期T
若此题中,宇宙飞船不贴近恒星表面飞行,上面的结果还适用吗? 不适用,此时宇宙飞船的环绕半径不等于恒星的星球半径
计算天体密度的方法 ①利用星球表面重力等于万有引力
②利用近地星体万有引力提供向心力(周期)
中心天体半径
求星球密度的几种方法

新人教版高一物理必修二6.4万有引力理论的成就课件 (共20张PPT)

新人教版高一物理必修二6.4万有引力理论的成就课件 (共20张PPT)
物体在地球表面时受到的重力近似等于万有引力
mg
G
Mm R2
M gR 2 6.01024kg G
推论1:天体表面的重力加速度
在忽略自转的影响时
mg
G
Mm R2
g
GM R2
(决定式)
推论2: 黄金代换
黄 金 代 换 : G M = gR 2
g--天体表面的重力加速度 R--天体的半径
练一练
已知月球的质量是7.3×1022kg,半径是 1.7×103km,月球表面的自由落体加速度有多大? (G=6.67×10-11Nm2/kg2 1.72=2.89 )
问题2:人们用类似的方法又 发现了哪颗星?
海王星
三、发现未知天体
背景:
1781年由英国物理学家威廉.赫歇尔发现了天王星,但 人们观测到的天王星的运行轨迹与万有引力定律推测的结果 有一些误差……
三、发现未知天体
英国的亚当斯和法国的勒维耶
海王星的轨道由 英国的剑桥大学的学 生亚当斯和法国年轻 的天文爱好者勒维耶 各自独立计算出来。 1846年9月23日晚, 由德国的伽勒在勒维 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” 。
三、发现未知天体
诺贝尔物理学奖获得者 物理学家冯·劳厄说:
“没有任何东西像牛顿引力理论对行 星轨道的计算那样,如此有力地树立起人 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…… ”
三、万有引力的历史意义
万有引力定律的发现,是17世纪自 然科学最伟大的成果之一。它把地面上 物体运动的规律和天体运动的规律统一 了起来,对以后物理学和天文学的发展 具有深远的影响。
3 M
V
3 r3

人教版高中物理必修2-6.4 万有引力理论的成就-课件(共16张PPT)

人教版高中物理必修2-6.4 万有引力理论的成就-课件(共16张PPT)

G
Fn
m( 2
T
)2 R
1.7N
Fn
O,
F引o
G
R
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一、科学真是迷人 优质课件优秀课件课件公开课免费课件下载免费ppt下载人教版高中物理必修2-6.4 万有引力理论的成就-课件(共16张PPT)
么计算地球的质量?
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二、计算天体质量 优质课件优秀课件课件公开课免费课件下载免费ppt下载人教版高中物理必修2-6.4 万有引力理论的成就-课件(共16张PPT)
M V
(
4 2r3
GT 2
)
( 4 R3)
3r 3
GT 2R3
3
C. 飞船的运行周期 D. 行星的质量
当r近似等于R时,
3
GT 2
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例1. 设地面附近的重力加速度 g = 9.8 m/s2,地球半径 R = 6.4×106 m,引力常量 G = 6.67×10─11 N•m2/kg2,试估
算地球的质量。
解:

Mm mg G R2
得:
M gR2 9.8(6.4106)2 kg 61024 kg
G
6.671011
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新人教版高中物理必修二《6.4 万有引力理论的成就》课件(共14张PPT)

新人教版高中物理必修二《6.4 万有引力理论的成就》课件(共14张PPT)

3.太阳光经500s到达地球,地球的半径是 6.4×103km,试估算太阳质量与地球质量的比 直?(取一位有效数字) 2hR2/Gt2
5.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 得地球平均密度得表达式是 3g
4GR
把上述数据代入,可算得其直为 5.6×103
kg/m3
• 小结:
• 1、地球表面,不考虑(忽略)地球自转的

影响,物体的重力近似等于重力 地球质量 M gR 2
mg G Mm R2
G
• 2、建立模型求中心天体质量
• 围绕天体做圆周运动的向心力为中心天体对 围绕天体的万有引力,通过围绕天体的运动 半径和周期求中心天体的质量。
2×1030kg
5.一宇航员为了估测一星球的质量,他在该星球的表
面做自由落体实验:让小球在离地面h高处自由下落,
他测出经时间t小球落地,又已知该星球的半径为R,
试估算该星球的质量。
3×105 :1
4.已知在月球表面以10m/s的初速度竖直上抛一物体, 物体能上升的最大高度是30m,又已知月球的半径位 1740km,试计算月球的质量。 7.6×1022kg
第四节
万有引力理论的成就
地球表面物体的重力与地球对物体的万有引力的 关系。 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 。
结论:向心力远小于重力, 万有引力大小近似等于重 力。
“科学真是迷人”
一.测量天体的质量
1.测量地球的质量 • 思考: (1)根据所学的知识你能解释为什么
If I'd gone alone, I couldn't have seen nearly as much, because I wouldn't have known my way about.

高中物理 6.4万有引力理论的成就(教学示范课)课件 新人教版必修2

高中物理 6.4万有引力理论的成就(教学示范课)课件 新人教版必修2

上的重力是他在地球上的重力的( D )
A.4倍
B.0.5倍
C.0.25倍
D.2倍
M/2
G0
G
Mm r2
(R/2)2
2.近地人造卫星1和2绕地球做匀速圆周运动的周期分别为T1和
T2,设在卫星1、卫星2各自所在的高度上的重力加速度大小分
别为g1、g2,则( )
A. g1 ( T1 )4/3 B. g1 ( T2 )4/3
四、小结
1、万有引力和重力的关系: 重力是万有引力的一个分力,忽略自转时,两者近似相等 2、天体表面或任意高度处重力加速度的求算
3、黄金代换式的认识 4、求天体质量的两种方法(表面法和绕行法)
5.了解了万有引力定律在天文学中具有的重要意义.
1.一名宇航员来到某一星球上,如果该星球的质量为地球的
一半,它的直径也为地球的一半,那么这名宇航员在该星球
①如果以水星绕太阳做匀速圆周运动为研究对 象,需要知道哪些量才能求得太阳的质量?
水星的公转周期T及公转半径 r
②水星和地球的公转周期T和公转半径是不同的,
用两者的数据求解出来的太阳的质量一样吗?
M
4 2 r水 3
GT 水 2
M
4 2r地3
GT地 2
可得r水 3 T水2
r地 3 T地2
k即开普勒第三定律
m242R1G R ,T12DR正2确2 ,A错误;
m1m ,242R G1T2R23
B正确.故正确答案为B、C、D.
GT2
C.这两颗恒星的质量之比为m1∶m2=R2∶R1
D.必有一颗恒星的质量为 42R1R1 R22
GT2
【解析】选B、C、D.对于两星有共同的周期T,由牛顿第二定

高中物理 6.4《万有引力理论的成就》课件 新人教版必修2

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M g R 2 9 .8 (6 .4 1 0 6)2k g 6 1 0 2 4k g G 6 .6 7 1 0 1 1
科学真是迷人
在实验室里测量几个铅球之间的作用力,就可以 称量地球,这不能不说是一个科学奇迹。难怪一位外 行人、著名文学家马克·吐温满怀激情地说:“科学 真是迷人,根据零星的事实,增添一点猜想,就能赢 得那么多收获!”
第六章 万有引力定律
第 4 节:万有引力理论的成就
1. 了解万有引力定律在天文学上的应用。 2. 会用万有引力定律计算天体的质量和密度。
3. 掌握综合运用万有引力定律和圆周运动学知识分析具体问 题的方法。了解行星绕恒星运动及卫星绕行星运动的共同点: 万有引力是行星、卫星圆周运动的向心力。
4. 在学习运用万有引力定律指导发现未知天体的过程中,认 识、体会物理学理论对人类探索认识世界所起的重要作用。
二、计算天体的质量
月球绕地球做匀速圆周运动
mv2 G Mm
r
r2
M v 2 r 需要条件:月球线速度 v
G
月球轨道半径 r
m2r GMm
r2
m4π2 r GMm
T2
r2
M 2 r 3 需要条件:月球角速度 ω
G
月球轨道半径 r
M 4 2 r 3 需要条件:月球公转周期 T
GT 2
月球轨道半径r
海王星发现之后,人们发现它的轨道也与理论计算的不 一致。于是几位学者用亚当斯和勒维耶列的方法预言另一颗行 星的存在。
在预言提出之后,1930 年 3 月14 日,汤博发现了这颗行 星 —— 冥王星。
实际轨道
理论轨道
mv2 G Mm
r
r2
m2r GMm
r2

高中物理 6.4《万有引力理论的成就》课件 新人教版必修2

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最新中小学教案、试题、试卷、课 件 5
问题探索 ◆想一想 问题 计算太阳质量时,是否需要知道行星的质量?
提示 不需要.因为在计算太阳质量时,是由万有引力提供向心 2 Mm v2 4π 力建立的等式为 G r2 =m r =mω2r=m T2 r,行星质量可消去.
最新中小学教案、试题、试卷、课 件
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典例精析 “黑洞”是爱因斯坦在广义相对论中预言的一种特殊天体, 它的密度极大,对周围物质(包括光子)又有极强的吸引力,根据爱因 斯坦理论, 光子是有质量的, 光子到达黑洞表面时也将被吸入, 最多(黑 洞半径最大)恰好能绕黑洞表面做圆周运动.它自身发出的光子也不能 向外射出,人们无法用光学方法观察,故称为“黑洞”.根据天文预 测,银河系中心可能有一个黑洞,某距该黑洞中心 6.0×1012 m 远的星 体正在 2.0×106 m/s 的速度绕它旋转,取 G=6.7×10-11 N· m2/kg2,则 该黑洞( ) 8 8 A.最大半径约为 3×10 m B.最大半径约为 5×10 m C.质量约为 4×1035 kg D.质量约为 6×1035 kg
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3.计算天体的密度 由天体表面的重力加速度 g 和半径 R 求此天体的密度. Mm 4 3 3g 由 mg=G R2 和 M=ρ· 3πR 得 ρ=4πGR. M 若天体的半径为 R,则天体的密度 ρ=4 3 π R 3 4π2r3 3πr3 将 M= 2 代入上式得:ρ= 2 3 GT GT R 特别地,当卫星环绕天体表面运动时,其轨道半径 r 等于天体半 3π 径 R,则 ρ=GT2.
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(2)质量为 m 的卫星绕地球做匀速圆周运动 4π2r3 ⇒M= 2 ,已知卫星的r和T可以求M; GT Mm v2 rv2 G 2 =m ⇒M= ,已知卫星的r和v可以求M; r r G 3 2 r mω2r ⇒M= ω ,已知卫星的r和ω可以求M. G 2π2 m T r

中学高中物理 6.4万有引力理论的成就课件 新人教版必修2

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G
贴地飞行时,
r R星
r
2 mr(T) NhomakorabeaM M 该星球的平均密度为: 4 3 V R星 3 3 联立上面三式得: 2
GT
代入数值: G 6.67 1011 N m2 kg 2 可得: 6.98 103 kg / m3
T 4.5 103 s
合作探究
二.基本思路
Mm G 2 r
v m r 2 mr 2 2 mr ( ) T
2
ma x mg
三.明确各个物理量
转动天体m
轨道半经r 中心天体M 天体半经R
四.应用一-天体质量的计算
方法一. 已知天体的球体半径R和球体 表面重力加速度g.求天体的质量 基本思路
gR Mm G 2 mg M R G
海王星
海王星地貌
2、冥王星的发现
海王星发现之后,人们发现它的轨道 也与理论计算的不一致.于是几位学者用 亚当斯和勒维列的方法预言另一颗新行星 的存在.
在预言提出之后,1930年,汤博(Tom baugh) 发现了这颗行星 —— 冥王星.冥王星的实际观测 轨道与理论计算的一致,所以人们确认,冥王星 是太阳系最外一颗行星了.
冥王星与其卫星
美国2001 年发射, 并于2006 至2008年 访问冥王 星的宇宙 飞船
合作探究
1、某宇航员驾驶航天飞机到某一 星球,他使航天飞机贴近该星球附 近飞行一周,测出飞行时间为 4.5103s ,则该星球的平均密度是 多少?
解析:航天飞机绕星球飞行,万有引力提供 Mm 2 2 向心力,所以
mv A. GN
2
mv B. GN
4
Nv C. Gm
2
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Байду номын сангаас程:
解:卫星做圆周运动,由万有引力提 供向心力,根据牛顿第二定律得:
Mm v G 2 m r r
•由此解出v =
2
若已知近地卫星在“地面附近”飞行 ,可以用地球半径R代表卫星到地心 的距离r,地球半径R=6400km,地 球质量M=5.89×1024kg,把数据代入 上式可解得:
GM 6.67 1011 5.89 1024 v m/s 7.9km/s 6 r 6.37 10

结:
1.宇宙速度 第一宇宙速度7.9km/s 第二宇宙速度11.2km/s 第三宇宙速度 16.7km/s 2.万有引力定律在天文学中的应用,一般有两条 思路: (1)F万有引力=环绕体所需的向心力 (2)地面(或某星球表面)的物体的重力=F万有 引力.
你当科学家:
• 1957年10月4日,世界上第一颗人造地球卫 星在苏联发射成功。卫星重83.6kg,每 96min绕地球飞行一圈。 问( 1 )卫星距地面的高度是多少? ( 2 )卫星运行的角速度多大? ( 3 )这个卫星的轨道半径是多大?

尽管人类已经跨入太空,登上月球,但 是,相对于宇宙之宏大,地球和月亮不过 是茫茫宇宙中的两粒尘埃;相对宇宙之久 长,人类历史不过是宇宙年轮上一道小小 的刻痕……宇宙留给人们的思考和疑问深 邃而广阔。 • 爱因斯坦曾经说过:“一个人最完美和最 强烈的情感来自对不解之谜。”你想加入 破解它的行列吗?
v gR 6.37 106 9.8m/s 7.9km/s
• 在地面附近发 射飞行器,如 果发射速度大 于7.9km/s, 而小于 11.2km/s,那 么它绕地球运 动的轨道就不 是圆,而是椭 圆。
V3=16.7km/s
V2=11.2km/s
地球
V1=7.9km/s
如果速度继续增加,达到或大 于11.2km/s时,它就会克服地 球的引力,永远离开地球,成 为绕太阳运动的一颗人造行星 我们把11.2km/s叫做第二宇 宙速度(脱离速度)
物体在地面附近绕地球 做匀速圆周运动的速度, 叫第一宇宙速度,数值 7.9km/s。
如果地球质量未知,而 知道地球表面处的重力 加速度,能否求得第一 宇宙速度?
由于卫星在地球附近环绕时,卫星 做圆周运动的向心力可看作由重力 提供,根据牛顿第二定律得 2 v Mm G 2 mg mg m r r
1969年7月20 日10时56分, 阿姆斯特朗小 心翼翼的踏上 了月面。
我国第一颗人造卫星“东方红一号”
神七发射全程动画模拟.rm
牛顿的设想
人造卫星原理图.swf
宇宙速度:
设地球的质量为M,在地 面附近绕地球做匀速圆周 运动的飞行器的质量为m, 飞行器到地心的距离为 (即地球半径)r.求飞行 器的线速度.
如果人造天体的发射速 度等于或者大于 16.7km/s,就可以摆脱太 阳引力的束缚而邀游太空 了。 我们把v3=16.7km/s叫做 第三宇宙速度
环绕速度:是指卫 星在进入环绕轨道 后绕地球做匀速圆 周运动的线速度.
人造地球卫星以地心 为圆心,做匀速圆周运 动,如果半径增大,则 线速度,周期,角速度 如何变?
1.关于第一宇宙速度,下列说法正确的是 课堂练习: ( BC ) A.是人造地球卫星绕地球飞行的最小速度 B.是近地圆轨道上人造地球卫星的运行速度 C.是使卫星进入近地圆轨道的最小发射速度 D.是卫星在椭圆轨道上运行在远地点的速度
2.做圆周运动的人造地球卫星的轨道半径增 大到原来的2倍,仍然做圆周运动,则 ( C D) A 卫星的环绕线速度将增大到原来的2倍 B 卫星所需的向心力将减小到原来的1/2 C 地球提供的向心力将减小到原来的1/4 D 卫星的环绕线速度将减小到原来的 2/2
3.火星有两颗卫星,分别是火卫一 和火卫二,他们的轨道近似为圆。 已知火卫一的周期为7小时39分, 火卫二的周期为30小时18分,则 两颗卫星相比 ( AC ) A 火卫一距离火星表面较近 B 火卫二的角速度较大 C 火卫一的运动速度较大 D 火卫二的向心加速度较大
梦想成真
嫦娥三号动画:
• 3D动画模拟嫦娥三号发射全程.rm
布置作业:
活动与探究:请你收集有关资料,写一篇科学 报告,参考题材如下(也可自己另选题材)。 (1)我国的航天发展史 (2)世界航天事业的新进展 (3)宇航员的生活 …………

谢!
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